Электрический расчет участка

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Цель: Электроснабжение столярного цеха.

Задачи:

Произвести расчет освещенности.

Произвести расчет и выбор питающих кабелей.

Расчет силовой нагрузки цепи для столярного цеха.

Выбрать аппараты защиты.

Выполнить чертежи: размещения оборудования в цеху, расчетную схему силовой нагрузки и освещения.

Краткие сведенья о столярном производстве.

Столярное производство - отрасль тяжёлого машиностроения, производящая различные металлические изделия (от деталей машин до предметов домашнего пользования) штамповкой прессованием и т.п. В основе данной обработки металлов лежит способность материалов деформироваться, т.е. изменять свою форму без разрушения под действием внешних сил. Выбор условий, благоприятных для пластического деформирования, производят исходя из основных положений теории обработки металлов давлением. Главная особенность этого способа обработки металла заключается в том, что при обработке заготовок давлением их форма изменяется в результате перераспределения металла, а не за счёт удаления его излишка, как при обработке металлов резанием, что позволяет резко сократить отходы и одновременно увеличить прочность материала. Поэтому обработка металлов давлением применяется для изготовления наиболее ответственных деталей машин. Так, в самолёте до 80-90%, в автомобиле до 85% деталей (от общей массы) - штампованные. Прессово штамповочные машины более производительны, чем металлорежущие станки, например производительность холодновысадочных автоматов в 5-6 раз превосходит производительность токарных автоматов, причём отходы металла сокращаются в 2-3 раза.

Для увеличения пластичности при обработке давлением часто применяют нагрев, что позволяет снизить усилия в 10-15 раз по сравнению с обработкой холодной заготовки, а также избежать появления трещин и сократить время операции. В качестве нагревательных устройств используют печи: пламенные, камерные, методические, индукционные и электрические с нагревательными элементами.

1. Общая часть

1.1 Характеристика потребителей электроэнергии

Системой электроснабжения (СЭС) называется совокупность устройств, для производства, передачи, распределения и потребления электроэнергии. СЭС создаются для обеспечения питания промышленных, городских, сельскохозяйственных и прочих потребителей.

Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которого приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещение помещений, осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем.

В связи с ускорением научно-технологического прогресса потребление электроэнергии в промышленности значительно увеличилось благодаря созданию гибких автоматизированных производств.

Энергетической программой предусмотрено создание мощных территориально-производственных комплексов (ТПК) в тех регионах, где сосредоточены крупные запасы минеральных и водных ресурсов. Такие комплекс добывают, перерабатывают, транспортируют энергоресурсы, используя в своей деятельности различные электроустановки по производству, передаче и распределению электрической и тепловой энергии.

Энергетическая политика РФ предусматривает дальнейшее развитие энергосберегающей программы. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем: перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствование энергетического оборудования, реконструкция устаревшего оборудования; сокращение всех видов энергетических потерь и повышение уровня использования вторичных энергетических ресурсов. Предусматривается также замещение органического топлива другими энергоносителями, в первую очередь ядерной и гидравлической энергией.

Кроме прямого энерго- и ресурсосбережения существует целый ряд актуальных задач, решение которых в конечном итоге приводит к тому же эффекту в самих производственных установках, в производстве в целом. Сюда, в первую очередь относится повышение надежности электроснабжения, так как внезапное, иногда даже весьма кратковременное прекращение подачи электропитания может привести к большим убыткам в производстве.

Но повышение надежности связано с увеличением стоимости системы электроснабжения, поэтому важной задачей должно считаться определение оптимальных показателей надежности, выбор оптимальной по надежности структуры системы электроснабжения.

Также важной задачей является обеспечение требуемого качества электроэнергии. Низкое качество электроэнергии приводит помимо прочих нежелательных явлений к увеличению потерь электроэнергии как в электроприемниках, так и в сети.

Все приемники по режиму работы разделяются на три основных типа: продолжительный, кратковременный и повторно кратковременный.

Продолжительный режим является основным для большинства ЭО. Это режим, при котором превышение температуры нагрева электроприемника над температурой окружающей среды достигает определенной величины ф_уст. Установившаяся температура считается такой, если она в течение часа не изменялась. В этом режиме работают все станки и вентиляторы.

Кратковременный режим работы характеризуется небольшими включениями и длительными паузами в работе электрооборудования.

Повторно кратковременный режим - это кратковременные периоды работы, чередующиеся с паузами, при этом периоды включения не на столько велики, чтобы температура превысила установившееся значение, но и при паузах не успевает остыть, в конечном итоге достигая средней величины.

1.2 Общие требования к электроснабжению объекта

напряжение осветительный электроснабжение силовой

При проектировании системы электроснабжения и реконструкции электрических установок должны рассматриваться следующие вопросы:

1) Перспективы развития энергосистем и систем электроснабжения с учетом рационального сочетания вновь сооружаемых электрических сетей с действующими и вновь сооружаемыми сетями других классов напряжений;

2) Обеспечение комплексного централизованного электроснабжения всех потребителей, расположенных в зоне действия электрических сетей, независимо от их ведомственной принадлежности;

3) Снижение потерь электрической энергии;

4) Ограничение токов короткого замыкания предельными уровнями.

При этом должны рассматриваться в комплексе внешнее и внутреннее электроснабжение с учетом возможностей и экономической целесообразности технологического резервирования.

1.3 Определение категории электроснабжения

Качество электроэнергии определяется совокупностью ее характеристик, при которых приемники могут нормально работать и выполнять заложенные в них функции. Качество электроэнергии в значительной степени влияет на технологический процесс промышленного производства и качества выпускаемой продукции, на расход электроэнергии и зависит от питающей ЭС и от потребителей снижающих качество электроэнергии.

Бесперебойность (надежность) электроснабжения электроприемников (потребителей) электроэнергии в любой момент времени определяется режимами их работы. В отношение обеспечения надежности электроснабжения, характера и тяжести последствий от перерыва питания приемники электрической энергии, согласно ПУЭ разделяются на следующие категории:

Электроприемники первой категории - электроприемники, перерыв электроснабжение которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Электроприемники первой категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, перерыв их электроснабжения при аварии на одном из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Электроприемники второй категории - это такие электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, к массовому простою рабочих, механизмов, промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного числа городских и сельских жителей. Электроприемники второй категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых источников питания.

Для данной категории при нарушении электроснабжения одного источника питания допустимы перерывы электроснабжения на время, необходимое для включения резервного питании действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригадой.

Электроприемниками третьей категории называются все остальные электроприемники, не подходящие под определение первой и второй категории. К ним можно отнести электроприемники во вспомогательных цехах, складских помещениях т.д. Для их электроснабжения достаточно одного источника питания, при условии, что перерывы в электроснабжении, необходимые для ремонта или замены поврежденного аппарата, не превышают суток.

1.4 Ведомость потребителей электроэнергии и необходимые данные для проектирования

Ведомость потребителей электроэнергии

№ по плану	Наименование оборудования	Ки	Cosф	Pном кВт
1	Вентиляцыя	0,8	0,8	22
2, 3	Станок поперечной распиловки	0,4	0,65	5,75
4, 8	Фуговальный станок	0,4	0,65	7,15
5, 6, 7	Сверлильные станки	0,4	0,65	7,5
9	Рейсмусовый станок	0,4	0,65	11
10	Шлифовальный станок	0,3	0,4	4
11	Заточной станок	0,2	0,3	2,2

Столярный цех - помещение длиной (А) 50 м, шириной (В) 24 м, и высотой (h) 6 м.

Общая площадь (S) помещения находится по формуле:

S = А * В

S = 50 * 24 = 1200 мІ

1.5 Выбор величины питающего напряжения

Учитывая, что определяющим параметром технико-экономических показателей является в основном принятое напряжение, рассматриваются возможные варианты электроснабжения, т.е. осуществляется выбор питающего напряжения.

Напряжение 10 кВ применяют для внутризаводского распределения энергии

на крупных предприятиях с наличием двигателей, допускающих непосредственное присоединение к сети 10 кВ;

на предприятиях небольшой и средней мощности при отсутствии или незначительном числе двигателей, которые могут быть присоединены непосредственно к сети 6 кВ а так же при наличии заводской электростанции с напряжением генераторов 10 кВ.

Напряжение 6 кВ применяют при наличии на предприятии значительного количества электроприемников на это напряжение, при наличии заводской электростанции на напряжение 6кВ, на реконструируемых предприятиях, имеющих напряжение 6кВ.

Для внутрицеховой системы электроснабжения используется напряжение 380 и 660В.

Напряжение 380 В применяют для питания силовых общепромышленных электроприемников.

Напряжение 660 В рекомендуется для применения в следующих случаях:

если по условиям генплана, технологии и окружающей среды не могут быть осуществлены в должной мере глубокие вводы, дробление цеховых подстанций и приближение их к центрам питаемых ими групп электроприемников, и в связи с этим имеют место протяженные и разветвленные сети до 1000 В, а также при крупных концентрированных нагрузках.

Целесообразность применения напряжения 660 В должна обосновываться технико-экономическими сравнениями с напряжением 380/220 В с учетом перспективного развития предприятия.

Для осветительных установок преимущественно применяют осветительные сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В.

Сети с изолированной нейтралью напряжением 220 В и ниже используют, в основном, в специальных электроустановках при повышенных требованиях к электробезопасности.

Постоянный ток применяется для резервного питания особо ответственных осветительных приемников и в специальных электроустановках.

При напряжении силовых приемников 380 В питание освещения, как правило, осуществляют от трансформаторов 380/220 В, общих для силовой и осветительной нагрузок.

Обеспечение качества электроэнергии на зажимах приемников электроэнергии - одна из наиболее сложных задач, решаемых в процессе проектирования и эксплуатации систем электроснабжения. Для рациональной работы электроприемников необходимо, чтобы качество электроэнергии трехфазных сетей соответствовало качественным показателям регламентируемых ГОСТ 13109-77:

- отклонение напряжения (+ - 5% для осветительной сети, + - 5-10% для силовой сети);

- отклонение частоты (от 1,5 до 4%);

- коэффициенты не симметрии и неуравновешенности напряжений (К_и <=2%)

Исходя из вышеперечисленных требований устанавливаем напряжение для оборудования прессово штамповочного цеха 380/220 В для силовой и осветительной сети, с учетом требований показателей качества напряжения внутризаводского распределения энергии - 10 кВ

1.6 Характеристика цеха

При проектировании системы электроснабжения необходимо правильно установить характер среды, которая оказывает влияние на степень защиты применяемого оборудования.

В помещениях с нормальной средой электрооборудование должно быть защищено от механических повреждений, а также от случайных прикосновений к голым токоведущим частям.

Столярный цех по степени взрыва - и пожаробезопасности можно отнести к безопасному, так как он не имеет помещений, где бы содержались опасные вещества.

По электробезопасности цех относится к классу ПО (повышенной опасности), так как в цехе очень много токоведущих частиц (пыли, стружки и т.д.) металла, которые оседают на ЭО. Также возможно соприкосновение обслуживающего персонала одновременно с корпусом ЭО и конструкциями, связанными с землей.

2. Расчетная часть

2.1 Расчет освещения

Светотехническим расчетом могут быть определены:

мощность ламп, необходимая для получения заданной освещенности при выбранном типе, расположении и числе светильников,

Число и расположение светильников, необходимых для получения заданной освещенности при выбранном типе светильников и мощности ламп в них, расчетная освещенность при известном типе, расположении светильников и мощности ламп в них.

Основными при проектировании являются задачи первого вида, поскольку тип светильников и их расположение должны выбираться исходя из качества освещения и его экономичности.

Решение задач при расчете освещения второго вида производится, если мощность ламп точно задана, например необходимо применить светильники с люминесцентными лампами мощностью 80 Вт.

Задачи третьего вида решаются для существующих установок, если освещенность невозможно измерить, и для проверки проектов и расчетов, например, для проверки точечный методом расчетов, выполненных методом коэффициента использования.

Расчет освещения может быть выполнен следующими методами.

1) методом коэффициента использования светового потока,

2) методом удельной мощности,

3) точечным методом.

Метод коэффициента использования применяется для расчета общего, равномерного освещения горизонтальных поверхностей при светильниках любого типа.

Метод удельной мощности применяется для приближенного предварительного определения установленной мощности осветительной установки.

Точечный метод расчета освещения применяется для расчета общего равномерного и локализованного освещения, местного освещения независимо от расположения освещаемой поверхности при светильниках прямого света.

Кроме вышеуказанных методов расчета освещения, имеется комбинированный метод, который применяется в тех случаях, когда неприменим метод коэффициента использования, а светильники не относятся к классу прямого света.

В данной дипломной работе расчет освещения будет выполнен методом коэффициента использования.

Выбор системы освещения

Искусственное освещение по конструктивному исполнению может быть двух видов - общее и комбинированное. Систему общего освещения применяют в помещениях, где по всей площади выполняются однотипные работы (литейные, сварочные цеха, прессово штамповочный цех), а также в административных, конторских и складских помещениях. Различают общее равномерное освещение, световой поток распределяется равномерно по всей площади без учета расположения рабочих мест. И общее локализованное освещение, которое предусматривает расположения рабочих мест.

Общее освещение выбирают исходя из разряда зрительных работ, разряд зрительных работ зависит от точности изготовляемого изделия.

Существует восемь разрядов зрительных работ:

I Наивысшей точности

II Очень высокой точности

III Высокой точности

IV Средней точности

V Малой точности

VI Грубая (очень малой точности)

VII Работа со светящимися материалами и изделиями в горячих цехах

VIII Общее наблюдение за ходом производственного процесса

При выполнении точных зрительных работ (например, слесарных, токарных, контрольных) в местах, где оборудование создает глубокие, резкие тени или рабочие поверхности расположены вертикально (штампы, гильотинные ножницы), наряду с общим освещением применяют местное. Совокупность местного и общего освещения называют комбинированным освещением. Применение одного местного освещения внутри производственных помещений не допускается, поскольку образуются резкие тени, зрение быстро утомляется и создается опасность производственного травматизма.

Исходя из вышесказанного стоит принять общую равномерную систему освещения.

Выбираем разряд зрительных работ. По табличным данным СНиП, инструментальные, механические, штамповочные цеха и т.д., определяется II в разрядом зрительных работ, и нормируется освещенностью в 300 Лк.

По функциональному назначению искусственное освещение подразделяют на рабочее, аварийное и специальное.

Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормального выполнения производственного процесса, прохода людей, движения транспорта и является обязательным для всех производственных помещений.

Аварийное освещение устраивают для продолжения работы в тех случаях, когда внезапное отключение рабочего освещения (при авариях) и связанное с этим нарушение нормального обслуживания оборудования могут вызвать взрыв, пожар, отравление людей, нарушение технологического процесса и т.д. Минимальная освещенность рабочих поверхностей при аварийном освещении должна составлять не мене 5% от рабочего освещения.

Специальное может быть охранным, дежурным, эвакуационным, бактерицидным и др.

Эвакуационное освещение предназначено для обеспечения эвакуации людей из производственного помещения

Охранное освещение устраивают вдоль границ территорий, охраняемых специальным персоналом. И т.д.

Выбор экономичного источника света

Основным элементом осветительной электроустановки является источник света - лампа, преобразующая электроэнергию в световое излучение.

Большое распространение получили два класса источников света: лампы накаливания и газоразрядные (люминесцентные, ртутные, натриевые и ксеноновые).

Основными характеристиками лампы являются номинальное значение напряжения, мощность светового потока, иногда - силы света, срок службы, тип цоколя лампы, а также габариты.

В маркировке ламп общего назначения буквы означают: В - вакуумные, Г - газонаполненные, Б - биспиральные газонаполненные, БК - биспиральные криптоновые.

Большое значение имеет зависимость характеристик ламп накаливания (ЛН) от фактически подводимого напряжения. С повышением напряжения увеличивается температура накала нити, свет становится белее, быстро возрастает поток и несколько медленнее световая отдача, в результате этого резко уменьшается срок службы лампы.

Широко применяемые в осветительных установках трубчатые люминесцентные ртутные лампы низкого давления (ЛЛ) имеют ряд существенных преимуществ по сравнению с ЛН; например, высокую световую отдачу, достигающую 75 лм / Вт; большой срок службы, доходящий у стандартных ламп до 10000 ч; возможность применения источника света различного спектрального состава при лучшей для большинства типов цветопередаче, чем у ламп накаливания; относительно малую (хотя и создающую ослепленность) яркость, что в ряде случаев является достоинством.

Основными недостатками ламп ЛЛ являются: относительная сложность схемы включения; ограниченная единичная мощность и большие размеры при данной мощности; невозможность переключения ламп, работающих на переменном токе, на питание от сети постоянного тока; зависимость характеристик от температуры внешней среды. Для обычных ламп оптимальная температура окружающего воздуха 18-25°С, при отклонении температуры от оптимальной световой поток и световая отдача снижаются; при t<10°C зажигание не гарантируется; значительное снижение потока к концу срока службы; При действующих нормах, в которых разрыв между значениями освещенности для ламп накаливания и газоразрядных в большинстве случаев не превышает двух ступеней, высокая световая отдача и большой срок службы ЛЛ также, как ламп ДРЛ, делают их в большинстве случаев более экономичными, чем лампы накаливания.

Достоинствами ламп ДРЛ являются: высокая световая отдача (до 55 лм / Вт); большой срок службы (10 000 ч); компактность; устойчивость к условиям внешней среды (кроме очень низких температур).

Недостатками ламп ДРЛ следует считать: преобладание в спектре лучей сине-зеленой части, ведущее к неудовлетворительной цветопередаче, что исключает применение ламп в случаях, когда объектами различения являются лица людей или окрашенные поверхности; возможность работы только на переменном токе; необходимость включения через балластный дроссель; длительность разгорания при включении (примерно 7 мин) и начало повторного зажигания даже после очень кратковременного перерыва питания лампы после остывания (примерно 10 мин); пульсации светового потока, большие, чем у люминесцентных ламп; значительное снижение светового потока к концу срока службы.

На основе этих данных выбираем источник света ЛЛ Типа ЛБ 80, данная лампа будет монтироваться в светильник ЛБО 80 2х80 «Феникс».

Светильники предназначены для общего освещения административных, общественных, жилых и производственных помещений, в т.ч. торговых залов, школ, поликлиник, лабораторий, фойе и т.д.

Паспортные характеристик лампы ЛБ 80.

Внешний вид лампы	Наименование	Лампа люминесцентная белая
	Марка	ЛБ 80
	Мощность, Вт	80
	Поток, Лм	5260
	Колба	матированная
	Расчетное напряжение, В	102
	Длина, мм	1514
	Диаметр, мм	40
	Цоколь	G13
	Применение	Люминесцентные лампы низкого давления предназначены для общего освещения закрытых помещений. Люминесцентные лампы работают в сети переменного тока напряжением 220В, частотой 50 Гц, включаются в сеть вместе с пускорегулирующей аппаратурой, обеспечивающей зажигание ламп, нормальный режим работы и устранение радиопомех. Люминесцентные лампы имеют в несколько раз большую светоотдачу и срок службы, чем лампы накаливания.

Оценка коэффициент запаса освещенности, и коэффициент неравномерности освещения

Коэффициент запаса (Кз) учитывает запыленность помещения, снижение светового потока ламп в процессе эксплуатации. Значения коэффициента выбираем по таблице справочника [3]. Для выбора Кз необходимо знать запыленность помещения, и источник света. При источнике света ЛЛ и учитывая запыленность прессово штамповочного цеха, Кз = 1,8

Коэффициент минимальной освещенности Z характеризует неравномерность освещения. Он является функцией многих переменных, точное его определение затруднительно, но в наибольшей степени он зависит от отношения расстояния между светильниками к расчетной высоте (L / h).

При расположении светильников в линию (ряд), если выдержано наивыгоднейшее отношение L / h, рекомендуется принимать Z = 1,1 для люминесцентных ламп и Z = 1,2 для ламп накаливания и ДРЛ.

Расчет индекса помещения, и коэффициента использования светового потока

Для определения коэффициента использования светового потока h находят индекс помещения i и предполагаемые коэффициенты отражения поверхностей помещения: потолка r_п, стен r_с, пола r_р.

Обычно для светлых административно - конторских помещений:

r_п = 70%,

r_с = 50%,

r_р = 30%.

Для производственных помещений с незначительными пылевыделениями: r_п = 50%,

r_с = 30%,

r_р = 10%.

Для пыльных производственных помещений:

r_п = 30%,

r_с = 10%,

r_р = 10%.

Индекс помещения определяется по следующему выражению:

i = A * B / h * (A + B)

где:

А - длина

В-ширина

h - высота подвеса светильника над рабочей поверхностью.

Высота подвеса светильника над рабочей поверхностью определяется по формуле:

h = H - h_св-h_p

где:

H - высота помещения;

h_св - свес светильника, принимается от 0 до 1,5 м

h_p - высота рабочей поверхности станков, прессов, и т.д. = 0,8 м.

Рис. 2.1.4.

h = 6 - 1,5 - 0,8 = 3,7 м

i = 50 * 24 / 3,7 * (50+24) = 4,38.

Коэффициент использования

светового потока есть сложная

функция, зависящая от типа

светильника, индекса

помещения, коэффициента

отражения потолка стен и

пола. Для источников света

ЛЛ с светильником ЛБ 80

коэффициент использования

светового потока ? находим по

таблице 11 [1].

Определение числа светильников, и их общая мощность

Согласно данным таблицы 6.2. световой поток ламы (Фл) равен 5260 лм, а мощность (Р) = 80 Вт.

В одном светильнике 2 лампы.

Определяем количество светильников в цеху.

N = Eмин * Кз * S * Z / Фл* n * ?

где:

N - количество светильников

Eмин - минимальная нормированная освещенность

Кз - коэффициент запаса

S - площадь

Z - неравномерность освещения

Фл - световой поток лампы

n - число ламп в светильнике

? - коэффициент использования светового потока 712800 4734

N = 300*1,8 * 1200 * 1,1 / 5260 * 2 * 0,45 = 150 светильников

Светильники выставляем в 9 рядов, в каждом ряде по 16 светильников.

Из каждого ряда берем по 4 светильника для ЩАО, светильники удалены друг от друга на расстояние, которое дает равномерное освещение при аварийном режиме. Остальные 12 светильников в ряду подключены к сети рабочего освещения.

Проводка кабелей к светильникам будет выполняться на тросах.

Длина светильника 160 см, ширина 30 см.

Светильники удалены друг от друга на следующие расстояния: в ширину на 2,6 м, в длину на 1 м.

В сеть ЩО - 1 включено 114 светильников.

В сеть ЩАО Включено 36 светильников.

Определяем общую мощность (P) светильников ЩО.

P = n * N * Pл

где:

Pл - мощность одной лампы.

P = 2 * 90 * 80 = 14400 Вт

Определяем общую мощность светильников ЩО.

P = 2 * 72 * 80 = 11520 Вт

Определяем общую мощность светильников ЩАО.

P = 2 * 36 * 80 = 5720 Вт

Определяем общую мощность одного ряда светильников рабочего освещения:

P = 18 * 2* 80 = 2880 Вт

Определяем общую мощность одного ряда светильников аварийного освещения:

P = 4 * 2* 80 = 640 Вт

2.2 Расчет электрических нагрузок

Создание каждого промышленного объекта начинается с его проектирования, а определение ожидаемых (расчетных) значений электрических нагрузок является первым основополагающим этапом проектирования СЭС. Необходимость определения ожидаемых нагрузок промышленных предприятий вызвана неполной загрузкой некоторых электроприемников (ЭП), не одновременностью их работы, вероятностным случайным характером включения и отключения ЭП. Правильное определение ожидаемых электрических нагрузок и обеспечение необходимой степени бесперебойности их питания имеют большое значение. Также правильное определение электрических нагрузок является основой рационального построения и эксплуатации СЭС промышленных предприятий.

От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты в схеме электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы. Ошибки при определении электрических нагрузок приводят к ухудшению технико-экономических показателей промышленного предприятия.

Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала сетей и неоправданному увеличению мощности трансформаторов и прочего оборудования. Занижение может привести к уменьшению пропускной способности электрической сети, к лишним потерям мощности, перегреву проводов, кабелей и трансформаторов, а следовательно, к сокращению срока их службы.

- Электрические нагрузки в узлах электроснабжения определяют для выбора сечения питающих линий, мощности трансформаторов, номинальных токов коммутационных аппаратов, уставок защиты. При определении расчетных электрических нагрузок можно пользоваться основными методами: упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума);

- удельного потребления электроэнергии на единицу продукции;

- коэффициента спроса;

- удельной плотности электрической нагрузки на 1 м² производственной площади.

Метод коэффициента спроса является упрощенным методом, основанным на методе коэффициента максимума. Он применяется при определении электрических нагрузок на шинах подстанций и распределительных устройств.

В задании на дипломный проект приведены таблицы установленных мощностей ЭП по прессово штамповочному цеху и их размещение на территории предприятия, поэтому в данном случае для расчета можно применить метод коэффициента спроса.

Сводные данные о приемниках электрической энергии ЩС - 1.

Потребители ЩС - 1

№ по плану	Наименование оборудования	Ки	Cosф	Pпасп
1	Вентиляция	0,8	0,8	22
2, 3	Станок поперечной распиловки	0,4	0,65	5,75
4, 8	Фуговальный станок	0,4	0,65	7,15
5, 6, 7	Сверлильные станки	0,4	0,65	7,5
9	Рейсмусовый станок	0,4	0,65	11
10	Шлифовальный станок	0,3	0,4	4
11	Заточной станок	0,2	0,3	2,2

Расчет электрических нагрузок

Согласно таблице 2.2.1.1. и справочных данных, составляем таблицу нагрузок ЩС - 1

Таблица 2.2.3

Наименование Оборудования	Кол- во.	Ном. мощность	Ки	Cosц	Рсм кВт	Qсм, Вар	tg
		ед.	Общая
1. Вентиляция	1	22	22	0,8	0,8	17,6	11,7	0,67
2. Станок поперечной распиловки	2	5,75	11,5	0,4	0,65	4,6	4,3	0,93
3. Фуговальный станок.	2	7,15	14,3	0,4	0,65	5,72	5,3	0,93
4. Сверлильные станки.	3	7,5	22,5	0,4	0,65	9	8,4	0,93
5. Рейсмусовый станок.	1	11	11	0,4	0,65	4,4	4,1	0,93
6. Шлифовальный станок.	1	4	4	0,3	0,4	1,2	0,9	0,77
7. Заточной станок.	1	2,2	2,2	0,2	0,3	0,44	0,2	0,54
И того	11	59,6	87,5	2,9		43	34,9

Pном - Номинальная суммарная мощность.

Pсм - Сумма всех среднесменных мощностей.

Величина эффективного числа ЭП (hэ) определяет выбор методики расчета нагрузок. Общее число ЭП составляет 11 элементов (n=11) отношение номинальных мощностей (m) наибольшего и наименьшего ЭП составляет:

m = 22 / 2,2 = 10

Общий коэффициент использования (Киа) определяем по формуле:

Киа = Pсм / Pном

Среднесменную мощность для каждого приемника определяем по формуле: Pсм = Pном * Ки

Определяем среднесменную мощность для двигателя генератора ВЧ 2500 Гц.

Pcм = 87,5 * 2,9=253,75 кВт

Для остальных приемников расчет выполняется аналогично.

Для электрического оборудования работающего в повторно кратковременном режиме рассчитывается номинальная мощность, приведенная к продолжительности включении ПВ=0,25;

Pном = Pпасп * vПВ;

Pном = 5,5 * v25=27,5 кВт

Киа =43 / 87,5=0,49

При m=10 и Киа < 0,49 величина эффективного числа ЭП определяется через относительное значение числа ЭП hэ* в следующей последовательности:

Выбираем самый мощный ЭП рассматриваемого узла, (Вентиляция 22 кВт)

Выбираются ЭП, номинальные мощности которых, равна половине мощности наибольшего или больше ее: Рейсмусовый станок 11; Вентиляция 22 кВт.

Подсчитываем число таких ЭП (n1), и их суммарная номинальная мощность (Pном1).

n1= 33

Pном1= 87,5 кВт

Находятся относительные значения числа n*1 и мощности P*1 крупных ЭП по соотношениям: n*1 = n1 / n и P*1 = Pном1 / Pном

n*1 = 33 / 11 =3 и P*1 = 59,6 / 87,5 = 0,68.

Определяется относительное число эффективных ЭП (nэ*) (Смотри таблицу 2) [2].

nэ* = 0,62

Определяется относительное число эффективных ЭП:

nэ = nэ* * n

nэ = 0,62 * 11 =6,82

Определяется коэффициент максимума активной мощности Кма (смотри таблица 2.1) [2] по найденным значениям nэ и Киа.

Кма=1,50

Определяется расчетная максимальная активная мощность, по формуле:

Pр = Кма * Pсм

Рр = 1,50 * 43 = 64,5 кВт

Расчетный максимум реактивной мощности (Qр) находится по формуле:

Qр = Кмр*Qcм

Где:

Qсм - сменная мощности

Кмр - коэффициент максимума реактивной мощности

Коэффициент максимума реактивной мощности при эффективном числе приемников меньше 10 принимается значение равное 1,1.

Qсм для каждого ЭП находится по формуле:

Qсм = Рсм * tg

Находим Qсм для Вентиляции 22кВт.

Qсм = 17,6 * 0,67 = 11,7

Для остальных ЭП Qсм находим аналогично и вносим в таблицу 2.2.3.

Qсм общую находим путем сложения всех средне сменных реактивных нагрузок.

Qсм = 34,9

Qр = 1,1 * 34,9 = 38,39 кВАР

Находим общую мощность (S) ЭП ЩС - 1

S = vPpІ + QpІ

S = v64.5 І + 38,39 І = v4160,25 + 1473,79 = 75.

Расчет электрических нагрузок ЩС - 2

Согласно таблице 2.2.1.2 и справочных данных составляем таблицу нагрузок с делением на группы А и В.

К группе А относим те приемники, коэффициент использования которых меньше 0,6 (Ки < 0,6)

К группе В относим приемника с коэффициентом использования больше 0,6 (Ки > 0,6)

Таблица №.2.2.4.

Групп А
Наименование Оборудования	Кол-во.	Ном. Мощность	Ки	Cosц	Рсм кВт	Qсм, Вар	Tg
		ед.	общая
1. Станок поперечной распиловки.	2	5,75	11,5	0,4	0,65	4,6	4,3	0,93
2. Фуговальнй станок.	2	7,15	14,3	0,4	0,65	5,72	5,3	0,93
3. Сверлильные станки.	3	7,5	22,5	0,4	0,65	9	8,4	0,93
4. Рейсмусовый станок.	1	11	11	0,4	0,65	4,4	4,1	0,93
5. Шлифовальный станок.	1	4	4	0,3	0,4	1,2	0,9	0,77
6. Заточной станок.	1	2,2	2,2	0,2	0,3	0,44	0,2	0,54
И того по группе А	10	37,6	65,5	2,1	-	25,4	23,2	-

Расчет по группе А:

Величина эффективного числа ЭП (hэ) определяет выбор методики расчета нагрузок по группе А. Общее число ЭП группы А составляет 10 элементов (n=10) отношение номинальных мощностей наибольшего и наименьшего ЭП в группе А составляет:

m = 11 / 5,5 = 2

Киа = Pсм / Pном

Pсм = Pном * Ки

Определяем среднесменную мощность для заточного станка:

Pcм = 2,2 * 0,2 = 0,44 кВт

Для электрического оборудования работающего в повторно кратковременном режиме рассчитывается номинальная мощность, приведенная к продолжительности включении ПВ=0,25;

Pном = Pпасп * vПВ;

Pном = 5,5 * v25=27,5

Ки =25,4 / 37,6 = 0,67

При m = 2 и Ки < 0,67

Выбираем самый мощный ЭП рассматриваемого узла: Рейсмусовый станок 11 кВт.

Выбираются ЭП, номинальные мощности которых, равна половине мощности наибольшего или больше ее: Станок поперечной распиловки, 2 шт. 5,75 кВт; Фуговальный станок 2 шт. 7,15 кВт; Сверлильные станки 3 шт. 7,5 кВт; Рейсмусовый станок 1 шт. 11 кВт; Шлифовальный станок 1 шт. 4 кВт.

n1= 9 Pном1= 37,6 кВт

n*1 = n1 / n и P*1 = Pном1 / Pном

n*1 = 9 / 10 =0,9 и P*1 = 37,6 / 65,5 = 0,57 кВт

nэ* = 0,82

nэ = nэ* * n

nэ = 0,82 * 10 = 0,68

Кма = 1,30

Pр = Кма * Pсм

Рр = 1,30 * 25, 4 = 33,02

Qр = Кмр * Qcм

Коэффициент максимума реактивной мощности Кмр при эффективном числе приемников больше 10 принимается значение равное 1,1.

Qр = 1,1 * 25,4 = 27,94

Порядок расчета электрических нагрузок для ЭП группы Б аналогичен расчету для группы А, но коэффициент «Ки» принимается ?0,6, Кма=1, и Кмр = 1

Киа = Pсм / Pном

Pсмn = Pномn * Киn

Pсм1 = 22 * 0,8 = 17,6

Ки = 17,6 / 22 = 0,8

Pр = Кма * Pсм

Рр = 1 * 17,6 = 17,6

Qр = Кмр*Qcм

Qсм = Рсм * tg

Qсм = 17,6 * 0,67 = 26,26

Qр = 1 * 11,7 = 11,7.

Находим общую мощность (S) для ЩС - 2 по формуле.

S = v(PpAІ + PpBІ) + (QpAІ + PpBІ)

S = v(1090,32І + 309,76 І) + (780,64І + 309,76І)= v1400,08 + 1090,4 = 49,90

2.3 Выбор сечения кабелей

Выбор сечения кабелей для ЭП цеха

Для выбора сечения кабеля нужно определить длину питающей лини от щита, для каждого электроприемника.

Определяем длину линии по формуле:

l = l* * M

где:

l* - длина линии на чертеже;

М - масштаб (1:75)

Определяем длину линии для вентиляции.

l = 310 * 75 = 23,25 м.

Для остальных ЭП длина линии рассчитывается аналогично, полученные данные сводим в таблицу 2.3.1.

Определяем сечение питающих линий с учетом падения напряжения ДU, %

Падение напряжения определяется по формуле:

ДU = P * l / C * S

Где:

P - номинальная мощность

C - медь

S - сечение кабеля

Определяем ДU для вентиляции.

ДU = 22 * 23,25 / 77 * 5 = 1,08%

Для последующих электроприемников падение напряжения в линии рассчитываем аналогично, и вносим в таблицу 2.3.1.

Выбираем четырехжильные кабеля с учетом длительного допустимого тока (ПУЭ таб. 1. 3. 4.).

Ток в линии определяется по формуле:

I = Pн / v3 * Uн * COSф

Определяем ток в линии для вентиляции.

I = 22 /v3 * 380 * 0,8 =23,49. А

Для последующих электроприемников ток в линии рассчитываем аналогично, и вносим в таблицу.

№	Наименование оборудования	Рном, кВт	lм	S	Iдоп	ДU%	I
1	Вентиляция	22	23,25	5	34	1.1	23,49
2	Станок поперечной распиловки.	5,75	24	5	34	0,4	73,02
3	Станок поперечной распиловки.	5,75	16,5	5	34	0,2	73,02
4	Фуговальный станок.	7,15	15	5	34	0,3	58,72
5	Сверлильный станок.	7,5	14,25	5	34	0,3	56
6	Сверлильный станок.	7,5	18,37	5	34	0,4	56
7	Сверлильный станок.	7,5	15,75	16	75	0,3	56
8	Фуговальный станок.	7,15	8,25	16	75	0,2	58,72
9	Рейсмусовый станок.	11	4,12	5	34	0,1	38,17
10	Шлифовальный станок.	4	10,5	35	115	0,1	64,6
11	Заточной станок.	2,2	18	25	90	0,1	88

Выбор сечения кабелей для ЩС, ЩО и ЩАО

Выбор кабеля идущего от ТП к щитам, выполняется аналогично выбору кабеля для ЭП и вносится в таблицу 2.3.2.

Находим ток в линии для ЩС по формуле:

I = S / v3 * Un

I = 357, 34 / v3*380 = 543,3 A

Определяем ток в линии для ЩО.

I = Pн / v3 * Uн * COSф

I = 14,40 / v3 * 380 * 0,8 = 27,3 А

Для ЩАО ток в линии рассчитываем аналогично и вносим в таблицу 2.3.2.

Определяем падение напряжения по формуле:

ДU = P * l / C * S

Определяем ДU для ЩС:

ДU = 357,34 * 6 / 77 * 240 = 0,11%

Для последующих электроприемников падение напряжения в линии рассчитываем аналогично, и вносим в таблицу 2.3.2.

Выбираем пятижильные кабеля.

Определяем сечение питающих линий:

При вводе кабеля в щит нужно учитывать то, что кроме трех фаз и рабочего нуля, к щиту так же подключается защитный ноль.

Исходя из вышеперичисленного выбираем пятижильные кабеля с учетом длительного допустимого тока.

№	Наименование щита	Рном, кВт	Lм	S	Iдоп	ДU%	I
1	ШС - 1	357,34	43,80	240	605	0,11	543,3
2	ШО - 1	26	84,37	6	68	5	49,5
3	ШАО	5,72	56,62	1,5	23	2,84	10,7

В связи с тем, что в системе рабочего освещения цеха 9 рядов по 16 светильников, с симметричной нагрузкой, делаем расчет по одному ряду светильников. В осветительных сетях переходим на напряжение 220В.

Ток в линии для одного ряда светильников определяется по формуле:

I = P/ Uн * COSф

Определяем ток в линии для одного ряда светильников рабочего освещения:

I = 2880 / 220 * 0,8 = 16,36 А

Определяем ток в линии для одного ряда светильников аварийного освещения:

I = 640 / 220 * 0,8 = 3,63 А

Для запитывания одного ряда светильников рабочего освещения выбираем кабель двух жильный сечением 1,5 ммІ.

Для запитывания одного ряда светильников рабочего освещения выбираем кабель двух жильный сечением 0,5 ммІ.

2.4 Выбор аппаратов защиты

В данной дипломной работе используем три тип АВ:

1) Автоматические выключатели ВА 47-29 - электрические коммутационные аппараты снабженные двумя системами защиты от сверхтока: электротепловой и электромагнитной, с взаимосогласованными характеристиками. Предусмотрено одно-, двух-, трех- и четырехполюсное исполнение; монтаж автоматических выключателей производят на 35 мм монтажную DIN-рейку. Широкий диапазон рабочих температур от -400 C до +500 С.

Принцип действия:

При перегрузках в защищаемой цепи протекающий ток нагревает биметаллическую пластину. При нагреве пластина изгибается и воздействует на рычаг свободного расцепления. При коротком замыкании в защищаемой цепи ток, протекающий через катушку электромагнита автоматического выключателя, многократно возрастает, соответственно, возникает магнитное поле, которое перемещает сердечник, воздействующий на рычаг свободного расцепления. В обоих случаях подвижный контакт отрывается от неподвижного, автомат выключается, происходит разрыв цепи, тем самым электрическая цепь защищается от перегрузок и токов короткого замыкания.

Назначение:

Автоматические выключатели ВА 47-29 - современное поколение аппаратов, предназначенных для защиты электрических цепей от перегрузок и токов короткого замыкания (сверхтоков), а также для осуществления оперативного управления участками электрических цепей. Выключатели выпускаются с защитными характеристиками B, С, D.

2) Выключатели автоматические ВА 04-36 рассчитаны на номинальные токи 16, 20, 25, 31.5, 40, 50, 63, 80, 100, 125, 160, 200, 250, 320, 400 А.

Выключатели предназначены для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях, перегрузках, а также для нечастых (до 6 в сутки) оперативных включений и отключений электрических цепей и рассчитаны для эксплуатации в электроустановках с номинальным напряжением до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц и 220 В постоянного тока.

Допускается использование выключателей для нечастых прямых пусков асинхронных электродвигателей.

Допускается эксплуатация выключателей при температуре окружающего воздуха 55°С.В окружающей среде, не содержащей газов, жидкостей и пыли в концентрациях, нарушающих работу выключателей.

Место установки выключателей должно быть защищено от попадания воды, масла, эмульсии и т.п.

3) Выключатели автоматические ВА55 - 41 рассчитаны на номинальные токи 250 - 1000 А, предназначены для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях, перегрузках и недопустимых снижениях напряжения, а также для нечастых (до 6 в сутки) оперативных включений и отключений электрических цепей и рассчитаны для эксплуатации в электрических установках с номинальным напряжением до 660 В переменного тока частоты 50 и 60 Гц и до 440 В постоянного тока. Допускается использовать выключатели для прямых пусков и защиты асинхронных электродвигателей.

Выбор аппаратов защиты для ЭП цеха

Для защиты электрических сетей от токов КЗ и перегрузок используют автоматические выключатели.

Выбор автоматических выключателей (АВ) производят из следующих условий:

Iр Iн

Где:

Iр - ток расцепителя

Iн - номинальный ток

Расчетный ток расцепителя (Iр*) для выбора АВ находим по формуле:

Iр* = 1,25 * Iн

Находим расчетный ток расцепителя вентиляции:

Iр* = 1,25 * 23,49 = 39,5 А

Аппараты защиты выбираем по каталогу.

№	Наименование оборудования	Iн	Iр*	Iр	АВ
1	Вентиляция	23,49	29,36	40	ВА47-29 3Р 40А
2	Станок поперечной распиловки.	73,02	91,27	80	ВА04-36 3Р 80 А
3	Станок поперечной распиловки.	73,02	91,27	80	ВА04-36 3Р 80 А
4	Фуговальный станок.	58,72	73,4	63	ВА04-36 3Р 63 А
5	Сверлильный станок.	56	70	63	ВА04-36 3Р 63 А
6	Сверлильный станок.	56	70	63	ВА04-36 3Р 63 А
7	Сверлильный станок.	56	70	63	ВА04-36 3Р 63 А
8	Фуговальный станок.	58,72	73,4	63	ВА04-36 3Р 63 А
9	Рейсмусовый станок.	38,17	47,71	40	ВА04-36 3Р 40 А
10	Шлифовальный станок.	64,6	80,75	80	ВА04-36 3Р 80 А
11	Заточной станок.	88	110	100	ВА04-36 3Р 100 А

Выбор аппаратов защиты для ЩС, ЩО и ЩАО

Выбор общих аппаратов защиты для группы ЭП осуществляется аналогично выбору аппаратов защиты для одного ЭП, единственное различие здесь в том, что при срабатывание, или же отключения общего АВ разъединяется цепь для всех ЭП цеха.

Iр Iн

Расчетный ток расцепителя для выбора общих АВ находим по формуле:

Iр* = 1,25 * Iн

напряжение осветительный электроснабжение силовой

Находим расчетный ток расцепителя для ЩС:

Iр* = 1,25 * 543,3 = 679,13 А.

Аппараты защиты выбираем по каталогу.

№	Наименование оборудования	Iн	Iр*	Iр	АВ
1	ШС	543,3	679,13	800	ВА55-41 3Р 800 А
2	ШО	49,5	61,88	60	ВА47-29 3Р 60А
3	ШАО	10,7	13,34	16	ВА47-29 3Р 16А

Определяем расчетный ток для одного ряда светильников рабочего освещения:

Iр = 1,25 * 16,36 = 20,45 А.

Определяем расчетный ток для одного ряда светильников аварийного освещения:

Iр* = 1,25 * 3,63 = 4,54 А.

Выбираем АВ по каталогу.

Для одного ряда светильников рабочего освещения выбираем ВА47-29 1Р 25А.

Для одного ряда светильников аварийного освещения выбираем ВА47-29 1Р 5 А.

Размещено на Allbest.ru

...