Размещено на http://allbest.ru

Министерство образования и науки Украины

НТУ «ХПІ»

Кафедра «Электрические аппараты»

КУРСОВАЯ РАБОТА

по учебной дисциплине «Электрические аппараты»

Щиток распределительный для жилого здания

Выполнил:

студент Кучеров В.Г.

Проверил:

Преподаватель Чепелюк О.О.

Харьков 2014



СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Задание

2. Разработка электрической схемы внутриквартирного распределения электроэнергии

3. Расчет номинальных рабочих токов распределительной и групповых цепей

4. Определение марок, поперечных сечений и допустимых длительных токов питающих проводов и кабелей

5. Расчет токов короткого замыкания распределительной и групповых цепей

6. Выбор аппаратов, принадлежностей и корпуса распределительного щитка

6.1 Выбор аппаратов

6.2 Выбор принадлежностей

6.3 Выбор оболочки щитка

6.4 Бланк заказа комплектующих для сборки щитка

6.5 Разработка монтажной схемы щитка

Выводы

Список литературы

ВВЕДЕНИЕ

Распределительные щитки применяемые в жилых зданиях предназначены для поквартирного и внутриквартирного распределения электроэнергии и учета ее потребления, а также для защиты распределительных и групповых линий цепей при перегрузках и коротких замыканиях, защиты человека от поражения электрическим током, защиты от пожаров вследствие длительного протекания токов утечки.

Распределительные щитки применяются как в жилых зданиях массового строительства (квартиры различной комфортности в многоквартирных жилых зданиях), так и в зданиях, строящихся по индивидуальным проектам (индивидуальные здания), а также в коттеджах, сельских жилых домах, дачных домиках (далее - одноквартирные жилые дома) и других небольших строениях. Распределительные щитки применяются в электроустановках вновь строящихся жилых зданий и действующего жилого фонда с напряжением 220 и 380/220 В трехфазного переменного тока частотой 50 Гц с системами заземления TN-S, TN-C-S и TN-C. Щитки должны изготавливаться из материалов, обладающих стойкостью к механическим, электрическим и тепловым воздействиям, возникающим в процессе эксплуатации. Установленный срок службы щитков - 25 лет, с возможной заменой отдельных комплектующих частей щитка.

Общие технические условия на щитки распределительные для жилых зданий приведены в ГОСТ Р 51628-2000 [1].

Цель курсовой работы (далее КР) - разработка распределительного щитка жилого здания для внутриквартирного распределения электроэнергии в соответствие с современными нормами и правилами устройства электроустановок.



1. ЗАДАНИЕ

Для достижения указанной цели в КР необходимо решить следующие задачи:

- ознакомиться с назначением и областью применения распределительных щитков;

- ознакомиться с основными техническими параметрами распределительных щитков;

- ознакомиться с общими техническими требованиями к распределительным щиткам;

- ознакомиться с примерными схемами квартирных и этажных щитков;

- ознакомиться с примерным перечнем бытовых электроприемников, используемых в квартирах типовых и нетиповых зданий и их установленной мощностью;

- разработать электрическую схему внутриквартирного распределения электроэнергии;

- рассчитать номинальные рабочие токи распределительной и групповых цепей (номинальные рабочие токи вводных и защитных аппаратов);

- выбрать марку питающих проводов и кабелей групповых цепей;

- определить сечение и допустимые длительные токи питающих проводов и кабелей;

- рассчитать токи короткого замыкания распределительной и групповых цепей;

- выбрать аппараты, принадлежности и корпус щитка;

- разработать монтажную схему щитка;

- составить бланк заказа комплектующих, необходимых для сборки щитка.



Таблица 1 - Исходные данные для разработки распределительного щитка

Виды щитка	Исполнение по виду установки щитка	Способ защиты от поражения электрическим током	Наличие аппарата на вводе щитка	Число фаз ввода в щиток	Расчетная мощность квартиры (расчетная нагрузка) Pp, кВт	Коэффициент мощности, cosц	Система заземления
Учетно-групповой	настенное	класс II	+	1	7,0	0,9	TN-С-S

Таблица 2 - Параметры схемы внутри квартирного распределения электроэнергии

Сети освещения, их длина (м) / мощность (кВт) / cosц	Розеточные цепи, их длина (м) / мощность (кВт) / cosц	Потребители с отдельным подводом электроэнергии, их длина (м) / мощность (кВт) / cosц
группа 1	группа 2	группа 1	группа 2	стиральная машина	водонагреватель аккумулирующийщий
13/0,4/0,95	15/0,3/0,9	13/2/0,85	10/1,4/0,9	5/1,9/0,85	9/1,8/1

Параметры схемы электроснабжения многоквартирного жилого дома (рис. 1.1) занесены в таблицу 3

Таблица 3- Параметры схемы электроснабжения многоквартирного жилого дома

Длина участка шинопровода, м/ номинальный ток, А	Длина участка кабеля (провода), м/ поперечное сечение проводника на участке, мм2/ материал проводника на участке	Тип и мощность питающего трансформатора,
l-1	l-2	l-3(кабель)	l-4(кабель)	l-5(кабель)
4 / 250	2,5 / 250	80 / 95 /Al	16 / 25 / Al	5 / определить / Cu	Д250



Рисунок 1- Схема электроснабжениямногоквартирного жилого дома

внутриквартирный электрический ток кабель щиток

2. РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ ВНУТРИКВАРТИРНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

Рисунок 2 - Электрическая схема внутриквартирного распределения электроэнергии

3. РАСЧЕТ НОМИНАЛЬНЫХ РАБОЧИХ ТОКОВ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ И ГРУППОВЫХ ЦЕПЕЙ

Номинальным рабочим током распределительной цепи (I_{н.распр}, А) является наибольшие значения тока, протекающее через эту цепь.

Указанный ток определяется из заданных в табл. 1 расчетной мощности квартиры Р_р (кВт) и коэффициента мощности квартиры cosц по формуле:

где - напряжение (среднеквадратичное значение) между линейным и нейтральным проводником (напряжение сети) принимают ,

Номинальными рабочими токами групповых цепей () являются наибольшие значения токов, протекающих через эти цепи.

Сети освещения:

Группа 1:

Группа 2:

Розеточные цепи:

Группа 1:

Группа 2:



Потребители с отдельным подводом электроэнергии:

Стиральная машина:

Водонагреватель аккумулирующий:



4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МАРОК, ПОПЕРЕЧНЫХ СЕЧЕНИЙ И ДОПУСТИМЫХ ДЛИТЕЛЬНЫХ ТОКОВ ПИТАЮЩИХ ПРОВОДОВ И КАБЕЛЕЙ

Поперечных сечения и допустимые длительные токи питающих проводов и кабелей выбираются по данным табл. 8 с учетом материала провода, способа прокладки и количества токоведущих жил.

Выбираем марку вводного кабеля - ВВГ, сечением 2х6мм² , допустимый длительный ток - 46А (прокладка кабеля - в стене).

Для соединения аппаратуры внутри щитка, помимо соединительных шин и контактных зажимов выбираем изолированные медные монтажные провода марки ПВ-1 красного цвета - для фазного провода и синего цвета - для соединения нейтрали: на вводе щитка для соединения УЗО со встроенным автоматическим выключателем QF1 и счетчиком электроэнергии, выбираем два одножильных провода сечением 6 мм², допустимые длительные токи 46 А.

Для соединения аппаратов групповых цепей (QF2,QF3,QF4,QF5,QF6,QF7) выбираем два одножильных провода с поперечным сечением 6 мм², допустимый длительный ток 46 А.

Для цепей освещения выбираем кабель марки ВВГ трехжильный с поперечным сечением жилы 1,5 мм², допустимый длительный ток 15 А.

Для розеточных цепей выбираем кабель марки ВВГ трехжильный с поперечным сечением жилы 2,5 мм²,допустимый длительный ток 25 А.

Для потребителей требующих отдельного подвода электроэнергии: для водонагревателя выбираем кабель марки ВВГ трехжильный с поперечным сечением жилы 1,5 мм²,допустимый длительный ток 15 А.

Для стиральной машины выбираем кабель марки ВВГ трехжильный с поперечным сечением жилы 2,5 мм², допустимый длительный ток 25 А.

5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ И ГРУППОВЫХ ЦЕПЕЙ

Ток однофазного короткого замыкания электроустановки (кА), которая питается от энергосистемы через понижающий трансформатор, рассчитывается по формуле:

где - напряжение (среднеквадратичное значение) между линейными проводниками сети, в которой произошло короткое замыкание, В ( - при расчете максимального значения тока короткого замыкания, - при расчете минимального значения тока короткого замыкания);

, - суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления прямой последовательности цепи короткого замыкания, мОм;

, - суммарное активное и суммарное индуктивное сопротивления нулевой последовательности расчетной схемы относительно точки короткого замыкания, мОм.

Суммарное активное сопротивление прямой последовательности цепи короткого замыкания вычисляется по формулам:

- при расчете максимального значения тока короткого замыкания:

- при расчете минимального значения тока короткого замыкания:



Суммарное активное сопротивление нулевой последовательности цепи короткого замыкания вычисляется по формулам:

- при расчете максимального значения тока короткого замыкания:

- при расчете минимального значения тока короткого замыкания:

Суммарное индуктивное сопротивление прямой последовательности цепи короткого замыкания вычисляется по формуле:

Суммарное индуктивное сопротивление нулевой последовательности цепи короткого замыкания вычисляется по формуле:

где и - активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности понижающего трансформатора, мОм(в расчете r_1T=10,7 мОм, x_1T=27 мОм);

и - активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности понижающего трансформатора, мОм(в расчете r_0T=10,7 мОм, x_0T=27 мОм);

и - активное и индуктивное сопротивления прямой последовательности i-го участка системы электроснабжения, мОм;

и - активное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности i-го участка системы электроснабжения, мОм;

- эквивалентное индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора, мОм приведенное к ступени низшего напряжения(в расчетах принимают );

- суммарное активное сопротивление различных контактов в цепи фазного провода, мОм(в расчетах принимают =1 мОм);

- суммарное активное сопротивление различных в цепи нейтрального провода, мОм(в расчетах принимают =0,1 мОм);

- количество соответствующих участков от питающего трансформатора до места расчетного короткого замыкания.

Таблица 5.1 Результаты расчетов r_1(i), x_1(i), r_0(i), x_0(i)для участка К-5

Параметры	Участок схемы электроснабжения
	l-1	l-2	l-3	l-4	l-5
Материал проводника	Al	Al	Al	Al	Cu
Поперечное сечение фазного проводника (мм2)	175	175	95	25	6
Поперечное сечение PEN проводника (мм2)	175	175	50	16	6
Длина проводника l, м	4	2,5	80	16	5
Удельное активное сопротивление прямой последовательности, мОм/м	0,210	0,210	0,405	1,540	3,77
Удельное индуктивное сопротивление прямой последовательности, мОм/м	0,210	0,210	0,064	0,072	0,055
Удельное активное сопротивление нулевой последовательности, мОм/м	0,120	0,120	1,665	3,420	6,41
Удельное индуктивное сопротивление нулевой последовательности, мОм/м	0,210	0,210	0,559	1,258	0,084
Активное сопротивление прямой последовательности , мОм	0,84	0,525	32,4	24,640	18,85
Индуктивное сопротивление прямой последовательности , мОм	0,84	0,525	5,12	1,152	0,276
Активное сопротивление нулевой последовательности , мОм	0,48	0,3	133,2	54,720	32,05
Индуктивное сопротивление нулевой последовательности , мОм	0,84	0,525	44,32	20,128	0,42

Таблица 5.2 Результаты расчетов r_1(i), x_1(i), r_0(i), x_0(i)для участка К-6

Параметры	Участок схемы электроснабженияl-6
	освещение	розетки	стиралка	водонагреватель
	Группа 1	Группа 2	Группа 1	Группа 2
Материал проводника	Cu	Cu	Cu	Cu	Cu	Cu
Поперечное сечение фазного проводника (мм2)	1,5	1,5	2,5	2,5	2,5	1,5
Поперечное сечение PEN проводника (мм2)	1,5	1,5	2,5	2,5	2,5	1,5
Длина проводника l, м	9	19	13	17	7	9
Удельное активное сопротивление прямой последовательности , мОм/м	14,50	14,50	8,73	8,73	8,73	14,50
Удельное активное сопротивление нулевой последовательности , мОм/м	14,50	14,50	8,73	8,73	8,73	14,50
Активное сопротивление прямой последовательности , мОм	130,50	275,50	113,49	148,41	61,11	130,50
Активное сопротивление нулевой последовательности , мОм	130,50	275,50	113,49	148,41	61,11	130,50

К-5:

Расчет максимального тока короткого замыкания:

Расчет минимального тока короткого замыкания:

К-6:

Освещение - группа 1:

Освещение - группа 2:

Розетки - группа 1:

Розетки - группа 2:

Стиралка:

Водонагреватель:



Таблица 5.3 Результаты расчета тока однофазного короткого замыкания

Участок
К-5	1,53	1,41
К-6	Группа 1 (освещение)	-	0,62
	Группа 2 (освещение)	-	0,58
	Группа 1 (розетки)	-	0,8
	Группа 2 (розетки)	-	0,88
	Стиралка	-
	Водонагреватель	-
	-	-



6. ВЫБОР АППАРАТОВ, ПРИНАДЛЕЖНОСТЕЙ И КОРПУСА РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО ЩИТКА

6.1 Выбор аппаратов

Дифференциальное реле со встроенным автоматическим выключателем на вводе в квартиру (QF1): УКРЕМ ПЗВ-2001 2р/40А/100мА АСКО

Рисунок 4 - Дифференциальное автоматическое реле со встроенным автоматическим выключателем

Технические характеристики дифференциального реле со встроенным автоматическим выключателем УКРЕМ ПЗВ-2001 2р/40А/100мА АСКО

Номинальное напряжение UN , В	220/380
Номинальное напряжение изоляции Ui	500V - при нормальных условиях
Номинальный ток IN	40 А
Номинальная частота сети	50 (60) Гц
Механический ресурс	10 тыс. циклов
Электрический ресурс	10 тыс. циклов
Тип УЗО	Электронного типа
Ток утечки	100 мА



Автоматические выключатели групповых цепей:

Для цепей освещения (QF2, QF3):Автоматический выключатель УКРЕМ ВА-2010-S 1р 6А АсКо

Рисунок 5 - Автоматический выключатель

Технические характеристики автоматического выключателя УКРЕМ ВА-2010-S 1р 6А АсКо

Номинальное напряжение UN , В	220 - 230
Номинальное напряжение изоляции Ui	500V - при нормальных условиях
Номинальный ток IN	6 А
Отключающая способность	6 кА
Класс ограничения энергии	3
Времятоковая характеристика автомата	С
Механический ресурс	10 тыс. циклов
Электрический ресурс	10 тыс. циклов
Рабочий диапазон температур	-250С - +550С
Степень защиты	IP 20

Для розеточных цепей (QF4, QF5): Дифференциальное реле ДВ-2002 16А/30мА АсКо



Рисунок 6 - Дифференциальное реле

Таблица 10 -Технические характеристики дифференциального реле ДВ-2002 16А/30мА АсКо

Номинальное напряжение UN , В	220 - 230
Номинальное напряжение изоляции Ui	500V - при нормальных условиях
Номинальный ток IN	16 А
Отключающая способность	10 кА
Класс ограничения энергии	3
Времятоковая характеристика автомата	С
Механический ресурс	10 тыс. циклов
Электрический ресурс	10 тыс. циклов
Рабочий диапазон температур	-250С - +550С
Степень защиты	IP 20

Для цепи стиральной машины и электрического водонагревателя (QF6, QF7): Дифференциальное реле ДВ-2002 10А/30мА АсКо



Рисунок 7 - Автоматический выключатель

Таблица 11 - Технические характеристики дифференциального реле ДВ-2002 10А/30мА АсКо

Номинальное напряжение UN , В	220 - 230
Номинальное напряжение изоляции Ui	500V - при нормальных условиях
Номинальный ток IN	10 А
Отключающая способность	10 кА
Класс ограничения энергии	3
Времятоковая характеристика автомата	С
Механический ресурс	10 тыс. циклов
Электрический ресурс	10 тыс. циклов
Рабочий диапазон температур	-250С - +550С
Степень защиты	IP 20



Счётчик однофазный (цифровой) ABB С11-110-300

Технические характеристики счётчика однофазного С11-110-300:

Номинальное напряжение UN , В	220 - 240
Максимальный ток, А	40А
Номинальный ток IN	5 А
Габаритные размеры, мм	178/110/71
Класс ограничения энергии	3
Рабочий диапазон температур	-250С - +700С

6.2 Выбор принадлежностей

Шина IEK защитного заземления (PE)типа 8/2, для подсоединения проводов РЕ. Крепление шины предусмотрено по краям непосредственно на заднюю панель щита.

Максимальный ток - 100 A;

Максимальное сечение подключаемых проводников - 10 мм2;



Рисунок 10 - Шина IEK, PEтипа 8/2

Шина PEN 'земля-ноль' 6х9мм 4/1 (4группы/крепление по центр) ИЭК

Кол-во отверстий - 4

Макс. ток,А - 100A

Максимальное сечение подключаемых проводников - 10 мм2

6.3 Выбор оболочки щитка

Шкаф навесной Legrand, 1х12 (+1) модуль, (с крышкой)

Таблица 14 - Технические характеристики шкафа навесногоLegrand

Номинальное напряжение UN	400V AC
Степень защиты	IP 40
Класс изоляции	F
Рабочий диапазон температур	-200С до + 700С
Цвет	Корпус - белый [RAL 9003] Дверца - прозрачная
Размеры (ВШГ)	23228370 мм



6.4 Бланк заказа комплектующих для сборки щитка

Таблица 15 - Бланк заказа комплектующих для сборки щитка

№	Наименование изделия, параметры, производитель	Единица измерения	Кол-во	Артикул товара	Примечание
1	Дифференциальный автоматический выключатель со встроенным автоматическим выключателем УКРЕМ ПЗВ-2001 2р/40А/100мА АСКО	шт	1	A0020010007	www.acko.ua
2	Автоматический выключатель, УКРЕМ ВА-2010-S 1р 6А АсКо	шт	2	A0010090001	www.acko.ua
3	Дифференциальный автоматический выключатель УКРЕМ ПЗВ-2002 2р/16А/30мА АСКО	шт	2	A0030010005	www.acko.ua
4	Дифференциальный автоматический выключатель УКРЕМ ПЗВ-2002 2р/10А/30мА АСКО	шт	2	A0030010004	www.acko.ua
5	Счётчик однофазный ABB С11-110-300	шт	1	2CMA170550R1000	http://melek.ru
6	Шина N тип 8/2,IEK	шт	2	YNN11-08-100	www.acko.ua
7	Шкаф навесной Legrand, 1х12 (+1) модуль, (с крышкой)	шт	1	601246	www.legrand.com.ua
8	Провод марки ПВ-1 красного цвета - для фазного провода 6 мм2	м	1		masterkabel.com.ua/ru/pages/14 http://axiomplus.com.ua/
9	Провод марки ПВ-1 синего цвета - для нейтрального провода 6 мм2	м	1
10	Шина PEN тип 4/1,IEK	шт	11	YNN10-04-100	www.axiomplus.com.ua



6.5 Разработка монтажной схемы щитка

Рисунок 12 - Монтажная схема



ВЫВОДЫ

В данной курсовой работе проведена разработка распределительного щитка жилого здания для внутриквартирного распределения электроэнергии, защиты распределительных и групповых линий цепей при перегрузках и коротких замыканиях, защиты человека от поражения электрическим током, защиты от пожаров вследствие длительного протекания токов утечки, в соответствие с современными нормами и правилами устройства электроустановок.

Для достижения указанной цели в КР были решены следующие задачи:

- разработана электрическая схема внутриквартирного распределения электроэнергии;

- рассчитаны номинальные рабочие токи распределительной и групповых цепей (номинальные рабочие токи вводных и защитных аппаратов);

- выбраны марки питающих проводов и кабелей групповых цепей;

- определены сечение и допустимые длительные токи питающих проводов и кабелей;

- рассчитаны токи короткого замыкания распределительной и групповых цепей;

- выбраны аппараты, принадлежности и корпус щитка;

- разработана монтажная схема щитка;

- составлен бланк заказа комплектующих, необходимых для сборки щитка.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ГОСТ Р 51628-2000 Щитки распределительные для жилых зданий. Общие технические условия.

2. Правила улаштування електроустановок (ПУЕ). Видання третє, перероблене і доповнене - Київ: Мінпаливенерго України, 2010. - 736 с.

3. ГОСТ Р МЭК 536-94 Классификация электротехнического и электронного оборудования по способу защиты от поражения электрическим током.

4. ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды

5. ГОСТ 14254-96 (МЭК 529-89) Степени защиты, обеспечиваемые оболочками.

6. ГОСТ Р 50462-92 (МЭК 446-89) Идентификация проводников по цветам или цифровым обозначениям.

7. ГОСТ 28249-93 Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ.

8. Клименко Б.В. Комутаційна апаратура, апаратура керування, запобіжники. Терміни, тлумачення, коментарі. - Харків: Вид-во «Талант», 2008. - 228 с.

9. Клименко Б.В. Електричні та магнітні пристрої, електричні аксесуари, електричні установки. Терміни,тлумачення, коментарі. - Харків: Вид-во «Точка», 2009. - 272 с.

10. Клименко Б.В. Електричні апарати. Електромеханічна апаратура комутації, керування та захисту. Загальний курс: навчальний посібник. - Харків: Вид-во «Точка», 2012. - 340 с.

11. Электротехнический справочник. Том 2. Электротехнические изделия и устройства Герасимов В. Г. - Москва: Издательство МЭИ, 2003. - 518 с.

12. Методичні вказівки до курсової роботи з навчальної дисципліни «Електричні апарати» «Щиток розподільний для житлової будівлі» / Укладач О. О. Чепелюк. - Харків: НТУ «ХПІ», 2014.-55с.

12. Технические каталоги компании АсКо и Legrand,ABB.

13. http://www.legrand.com.ua/

14.http://www.acko.ua/

15. http://www.iek.ua/products/catalog/

16. www.axiomplus.com.ua

17.www.ABB.com

Размещено на Allbest.ru

...