Электромеханическое оборудование гранитной мастерской

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ КАЛУЖСКОЙ ОБЛАСТИ

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Калужской области

«Обнинский колледж технологий и услуг»

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

КП 13.02.11.10. 499. 2019 ПЗ

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Тема: «Электромеханическое оборудование гранитной мастерской»

Дисциплина:«Техническое регулирование и контроль качества электрического и электромеханического оборудования»

Руководитель:

Николаева И.А

Студент группы ТЭ 31-16

Максимов А.В.

Обнинск 2019



Приложение к заданию

Перечень электрооборудования учебных мастерских.

№ на плане	Наименование ЭО	Вариант	Примечание
		3
		Рэл, кВт
1	2	3	4
1	Компрессорная установка	30
2	Компрессор	7
3, 20	Вентилятор	3,5
4, 18	Распиловочные станки	8,5
5, 15	Электротали	3,5	ПВ=40%
6	Кран-балка	12	ПВ=25%
7	Электрокотел	1,5	1-фазные ТЭН-ы
8, 9	Электронагреватели	3	1-фазные
10	Горн электрический	1,5
11, 12	Сварочные агрегаты	30 кВ*А	ПВ=60%
13	Наждачный станок	2,5	1-фазные
14, 17	Станок полировальный	7
16	Электроплита	5
19	Станок токарный	4,5
21, 22	Станки гравировальные	1,1	1-фазные

Схема расположения электрооборудованиягранитной мастерской.



Введение

Система электроснабжения -- это система установок для производства, передачи и распределения электроэнергии. Системы электроснабжения не имеют потребителей и служат для того, чтобы электричество поступало к ним, соответствовало всем установленным стандартам качества. Главная характеристика таких систем -- надёжность. А уже потом - качество, безопасность, стандартизация, экономичность, экологичность и удобство.

В данном курсовом проекте необходимо выполнитьпроектирование электроснабжения гранитной мастерской.

Гранитные мастерские специализируются на производстве монументов, памятников и прочих изделий из натурального гранита. Использование новейших технологий обработки камня, его виртуозная гравировка и высококачественный метод нанесения изображений на гранит позволяют создать истинные шедевры. Это достаточно трудоемкий, дорогостоящий и энергозатратный процесс.

Актуальность курсового проекта объясняется потребностью в обеспечении населения ритуальными услугами, механизации производственных процессов и оптимизации их электропотребления, а также обеспечение соблюдения правил охраны труда.

Задачей курсового проекта является разработка схемы электроснабжения, отвечающая требованиям безопасности, надежности, экономичности, обеспечения надлежащего качества электроэнергии, уровней напряжения, стабильности частоты. При этом должны по возможности применяться решения, требующие минимальных расходов цветных металлов и электроэнергии. мощность электроснабжение нагрузка



1. Общая часть

1.1 Характеристика объекта

Гранитная мастерская (ГМ) предназначена для оказания ритуальных услуг населению. Она является составной частью комплекса бытового обслуживания.

В ГМ обрабатывают плиты из гранита, мрамора и прессованной крошки, а также выполняют гравировальные работы.

Транспортные операции выполняются подвесными и наземными электротележками.

В мастерской предусмотрены:

1) технологические помещения:

- распиловочная, для пиления камня на плиты требуемых размеров;

- слесарная, для приведения инструмента в рабочее состояние;

- компрессорные, для получения сжатого воздуха пневмоинструментам;

2) бытовые помещения:

- бойлерная, для получения горячей воды от электрокотла;

- душевая, для помывки рабочего. персонала;

- кабинет, для отдыха и оформления заказов.

Кроме этого есть склад для хранения готовой продукции.

Электроснабжение (ЭСН) осуществляется от собственной комплектной трансформаторной подстанции (КТП), подключенной к городской сети.

По категории надежности ЭСН - это потребитель 3 категории, кроме вентиляторов и ОУ, которые относятся к 2 категории.

Объект имеет сильную запыленность. Внутренняя проводка для защиты от пыли и механических повреждений выполняется в трубах.

Количество рабочих смен - 1. Грунт в районе гранитной мастерской - суглинок с температурой +8^ОС. ЭО КТП и ГМ имеют общий заземлитель, выполненный из прутковых электродов.

Каркас здания сооружен из блоков-секций длиной 4 и 6 м каждый.

Размеры цеха А х В х Н= 24 х 14 х 4 м.

Таблица 1. Потребители электрической энергии.

Потребители электрическойэнергии	Производственные-механизмы	Режим работы
Электродвигатель индивидуального привода	Станки: гравировальные распиловочные.	Нормальный
Электродвигатели индивидуального привода	Станки: токарные, наждачный,полировальный	Тяжелый
Электродвигатели	Электродвигатели	Повторно-кратковременный

1.2 Классификация помещений по взырво-, пожаро-, электробезопасности

Согласно СП 12.13130.2009 «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности» выделяют следующие категории помещений.

Таблица 2. Категории помещений по взрывопожарной и пожарной опасности.

Категория помещения	Характеристика веществ и материалов, находящихся (обращающихся) в помещении
А повышенная взрывопожаро-опасность	Горючие газы и жидкости с температурой вспышки не более 28 °С в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные парогазовоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа, и (или) вещества и материалы, способные взрываться и гореть при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом, в таком количестве, что расчетное избыточное давление взрыва в помещении превышает 5 кПа
Б взрывопожаро- опасность	Горючие пыли или волокна, легковоспламеняющиеся жидкости с температурой вспышки более 28 °С, горючие жидкости в таком количестве, что могут образовывать взрывоопасные пылевоздушные или паровоздушные смеси, при воспламенении которых развивается расчетное избыточное давление взрыва в помещении, превышающее 5 кПа
В1-В4 пожаро- опасность	Горючие и трудногорючие жидкости, твердые горючие и трудногорючие вещества и материалы (в том числе пыли и волокна), вещества и материалы, способные при взаимодействии с водой, кислородом воздуха или друг с другом только гореть, при условии, что помещения, в которых они находятся (обращаются), не относятся к категории А или Б
Г умеренная пожароопасность	Негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии, процесс обработки которых сопровождается выделением лучистого тепла, искр и пламени, и (или) горючие газы, жидкости и твердые вещества, которые сжигаются или утилизируются в качестве топлива
Д пониженная пожароопасность	Негорючие вещества и материалы в холодном состоянии

Исходя из приведенной выше классификации и характеристики объекта, присваиваем помещениям гранитной мастерской следующие категории:

Таблица 3. Категории помещений в ГМ.

Наименование помещений	Категории
	Взрывоопасность	Пожароопасность	Электробезопасность
Склад	В 2	П 2а	БПО
Слесарная	В 2	П 2	ПО
Компрессор - 1	В 2	П 2	ПО
Компрессор - 2	В 2	П 2	ПО
Коридор	-	-	БПО
КТП	В 1	П 1	ПО
Распиловочная	В 1г	П 2	ПО
Бойлерная	-	П 2а	БПО
Душевая	-	-	ПО
Коридор - 1	-	-	БПО
Граверная	В 2	П 2	ПО
Кабинет	-	П 2а	БПО

В 2 - зоны, расположены в помещениях, где выделяются переходящие во взвешенное состояние горючие пыли или волокна в таком количестве и с такими свойствами, что могут создавать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы.

В 1г - пространства у наружных установок: технологических установок, содержащих горючие газы или ЛВЖ, открытых нефтеловушек, надземных и подземных резервуаров с ЛВЖ или горючими газами (газгольдеров), эстакад для слива и налива ЛВЖ, прудов-отстойников с плавающей нефтяной пленкой и т. п.

В-1 - расположены в помещениях, в которых выделяются горючие газы или пары ЛВЖ в таком количестве и с такими свойствами, что могут образовывать с воздухом взрывоопасные смеси при нормальных режимах работы

П 1 - зоны, расположенные в помещениях, в которых обращаются горючие жидкости с температурой вспышки выше 61°С

П 2 - зоны, расположенные в помещениях, в которых выделяются горючие пыль или волокна

П 2а - зоны в помещениях, в которых обращаются твердые горючие вещества в количестве, при котором удельная пожарная нагрузка составляет не менее 1 мегаджоуля на квадратный метр

БПО - помещения без повышенной опасности

ПО - помещения с повышенной опасностью



2. Расчетно-конструкторская часть

2.1 Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения

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

Электроприемники II категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, не подпадающие под определения I и II категорий. Для электроприемников III категории электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышают 1 сутки.

Электрооборудование гранитной мастерской по категории надёжности и бесперебойности относятся к 3-ей категории согласно правилам устройств электроустановок (ПУЭ).



Рисунок 1. Схема радиального электроснабжения гранитной мастерской.



2.2 Расчет освещения цеха

Размещение светильников в помещении определяется следующими параметрами, м (рисунок 2): Н - высота помещения; hc - расстояние светильников от перекрытия (свес); hn = H - hc - высота светильника над полом, высота подвеса; hpп - высота рабочей поверхности над полом; h = hn - hpп - расчётная высота, высота светильника над рабочей поверхностью; L - расстояние между соседними светильниками или рядами); l - расстояние от крайних светильников или рядов до стены. Свес светильников hc принимается обычно 0,5-0,7 м; в высоких помещениях свес можно увеличивать с тем, чтобы высота подвеса над полом не была больше 5-5,5 м, так как при большей высоте обслуживать светильники с приставных лестниц и стремянок становится затруднительным и опасным. Однако увеличивать свес более чем до 1,5-2 м не следует, т. к. при большом свесе светильники будут сильно раскачиваться даже от незначительного движения воздуха. Оптимальное расстояние l от крайнего ряда светильников до стены рекомендуется принимать равным L/3. (рисунок 2)

Рисунок 2. Основные расчетные параметры



При равномерном размещении люминесцентных и светодиодных светильников последние располагаются обычно рядами - параллельно рядам оборудования (рисунок 3). При высоких уровнях нормированной освещённости люминесцентные и светодиодные светильники обычно располагаются непрерывными рядами, для чего светильники сочленяются друг с другом торцами.

Рисунок 3. Схема размещения светильников в помещении.

Основные требования по освещенности рабочих поверхностейприведены в СНиП 23-05-95.

1.Определяем по СНиП - нормированную освещённость рабочей зоны цеха: Е = 150 лк.

2. Выбираем средние коэффициенты отражения светового потока от потолка (рп), стен (рс) и пола(рр) по таблице коэффициентов:

р_п = 50%, р_с = 30%, р_р = 10%.

3.Выбираем светодиодные светильники ДПО

4.Определяем Кз - коэффициент запаса: для светодиодных светильников:

Кз= 1,5

5.Определяем Z - коэффициент освещенности для светодиодных ламп:

Z = 1,15

6. Приняв h_с = 3 м, определяем расчетную высоту:

	h = H - hc - hp	(1)

h = 4 - 0 - 0,8 = 3,2 м.

7. Определяем расстояние между рядами светильников по формуле:

	L= л*h	(2)

где л- отношение L/h, у светодиодных светильников, на выгоднейшее отношение L/h=1,1; h-расчетная высота установки светильников, м .

L=1,4*3,2=4,48 м.

8.Определяем расстояние между стенами и крайними рядами светильников по формуле:

	l=L/3	(3)

l=4,48/3=1,49 м.

9.Определяем количество рядов светильников по формуле:

	??ряд =(В - (2/ 3)* ??))/ ?? + 1	(4)

??_ряд=(12-(2/ 3)*4,48))/4,48+1=3,01

10. Определяем количество светильников в ряду по формуле:



	??св=(А- (2/ 3)* ??))/( lсв+ 0,5)	(5)

??_св=(12-(2/ 3)*4,48))/(1,22+0,5)=6

11.Определяем количество светильников по формуле:

	Nсв= ??ряд* ??св	(6)

N_св=3*6=18

12. Находим индекс помещения по формуле:

	i = S/ h(A+B)	(7)

i= 144 / (3,2(12 + 12) = 1,875

13. Определяем коэффициент использования светового потока: = 0,1.

14. Определяем потребный световой поток ламп в каждом из рядов:

	Ф= Eн*S* Kз* Z/ Nсв*	(8)

Ф=300*144*1,5*1,1/18*3,2=1237,5 лм.

Выбираем светодиодный светильник FERON со световым потоком 1237,5 лм., мощностью 18 Вт, соsц=0,9.

15. Делаем проверку выполнения условия:

	-10%?(Фст.л.-Фрасч.)/Фст.л?+-20%	(9)



-10%?(1300-1237,5)/1300*100%?+20%

-10%?4,8%?+-20%

2.3 Расчет электрических нагрузок

Правильное определение электрических нагрузок является основой рационального построения и эксплуатации систем электроснабжения промышленных предприятий.

Электрические нагрузки рассчитываются в связи с необходимостью выбора количества и мощности трансформаторов, проверки токоведущих элементов по нагреву и потере напряжения, правильного выбора защитных устройств и компенсирующих установок. Для определения расчетных нагрузок групп приемников необходимо знать установленную мощность всех электроприемников Р_у и характер технологического процесса.

Под номинальной (установленной) мощностью Р_н электроприемника с длительным режимом работы понимается мощность, указанная в его паспорте

Р_н = Р_п. (1)

Активная мощность трансформатора определяется по формуле

. (2)

Для электроприемников с повторно-кратковременным режимом работы (ПКР) в паспорте обычно указывается мощность при определенной относительной продолжительности включения (ПВ). Поэтому в расчет нагрузки вводят номинальную мощность, приведенную к ПВ = 1.



(3)

где ПВ - продолжительность включения, относительные единицы.

Для сварочных трансформаторов повторно-кратковременного режима

работы номинальная мощность определяется по выражению:

(4)

где S_п - полная паспортная мощность, кВА;

К трехфазной электрической сети могут быть подключены и однофазные электроприемники. К ним относятся металлорежущие станки и освещение.

Нагрузки распределяются по фазам с наибольшей равномерностью и определяется величина неравномерности (Н):

Размещено на http://www.allbest.ru/

(5)

где Р_{ф. нб.}, Р _{ф. нм.} - мощность наиболее и наименее загруженной фазы, кВт.

Мощность наиболее загруженной фазы (Р_ф.нб.) определяется по формуле:

, (6)

Мощность наименее загруженной фазы (Р_ф.нм.) определяется по формуле:

,(7)



При Н > 15 % и включении на фазное напряжение:

Р _у⁽³⁾ = 3 Р_м.ф.⁽¹⁾, (8)

где Р _у⁽³⁾ -- условная приведенная трехфазная мощность, кВт; Р_мф⁽¹⁾ -

однофазная нагрузка наиболее загруженной фазы, кВт.

При Н >15 % и включении на линейное напряжение:

-для одного электроприемника

Р_у⁽³⁾ = Р_м.ф.⁽¹⁾, (9)

-для нескольких электроприемников:

Р_у⁽³⁾ = 3 Р_м.ф.⁽¹⁾ (10)

При Н ? 15 % расчет ведется как для трехфазных нагрузок (сумма всех однофазных нагрузок).

Суммарная номинальная активная мощность определяется по формуле:

(11)

где n-количество электроприемников.

Расчет электрических нагрузок цеха производится методом коэффициента расчетной активной мощности (методом упорядоченных диаграмм или методом коэффициента максимума). Расчетный максимумнагрузки Р_м. групп электроприемников до 1 кВ, подключенных к силовым распределительным пунктам, щитам станций управления,распределительным шинопроводам определяется по коэффициенту максимума К_м:



Р_м = К_м Р_см,_. (12)

где К_м - коэффициент максимума активной нагрузки (коэффициент расчетной активной мощности). Коэффициент максимума является функцией коэффициента использования и эффективного числа приемниковК_м = F (К_{и ср.}; n_э), определяетсяпо прилщжению, А таблица А1.

Групповой коэффициент спроса можно рассчитать по формуле:

(13)

2.3.1 Порядок приведения однофазных нагрузок к условной трехфазной мощности и длительному режиму работы.

Нагрузки распределяются по фазам с наибольшей равномерностью и определяется величина неравномерности (Н)

,(14)

где Р_{ф. нб.}, Р _{ф. нм.} - мощность наиболее и наименее загруженной фазы, кВт.

При Н > 15 % и включении на фазное напряжение:

Р _у⁽³⁾ = 3 Р_м.ф.⁽¹⁾, (15)

где Р _у⁽³⁾ -- условная приведенная трехфазная мощность, кВт; Р_мф⁽¹⁾ -однофазная нагрузка наиболее загруженной фазы, кВт.

При Н >15 % и включении на линейное напряжение:

-для нескольких электроприемников:



Р_у⁽³⁾ = 3 Р_м.ф.⁽¹⁾ . (16)

При Н ? 15 % расчет ведется как для трехфазных нагрузок (сумма всех однофазных нагрузок).

Расчет электроприемников повторно-кратковременного режимапроизводится после приведения к длительному режиму.

При включении на линейное напряжение нагрузки отдельных фаз однофазных электроприемников определяются как полусуммы двух плеч, прилегающих к данной фазе (рисунок 3).

;; (17)

Суммарная номинальная активная мощность определяется по формуле:

Р_н=Р_нn (18)

где n-количество электроприемников.

При включении однофазных нагрузок на фазное напряжение нагрузка каждой фазы определяется суммой всех подключенных нагрузок на эту фазу (рисунок 4).Расчет электрических нагрузок цеха производится методом коэффициента расчетной активной мощности (методом упорядоченных диаграмм или методом коэффициента максимума). Расчетный максимум нагрузки Р_м. групп электроприемников до 1 кВ, подключенных к силовым распределительным пунктам, щитам станций управления, распределительным шинопроводам определяется по коэффициенту максимума К_м:

Р_м = К_м* Р_см,_.(19)



где К_м - коэффициент максимума активной нагрузки (коэффициент расчетной активной мощности).

Коэффициент максимума является функциейкоэффициента использованияи эффективного числа приемников К_м = F (К_{и ср.}; n_э).

Групповой коэффициент использования можно рассчитать по формуле:

(20)

где К_и.ср - средний коэффициент использования группы электроприемников; Р_см?, Р_н? - суммы активных и номинальных мощностей группы электроприемников за смену, кВт.

Р_см - средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт:

Р_см. = К _и. * Р _н, (21)

Р_см=К_и*Р_н=0,65*30=19,5 кВт

где К_и - коэффициент использования электроприемников, определяется на основании опыта эксплуатации по прил. Д, табл. Д. 2; Р _н. - номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, без учета резервных электроприемников, кВт.

Эффективное число электроприемников n_э является функцией:n_э = F (n, К_{и. ср.,} Р_н,m) и может быть определено по упрощенным вариантам.

где n - фактическое число электроприемников в группе; К_и.ср - средний коэффициент использования; Р_н - номинальная мощность электроприемников, кВт; m - показатель силовой сборки в группе.

m = Р_н.нб / Р_н.нм, (22)

где Р_н._нб, Р_н.нм - номинальные приведенные к длительному режиму активные мощности электроприемников наибольшего и наименьшего в группе, кВт.

При числе электроприемников больше пяти и коэффициенте использования больше 0,2 применяют следующий метод определения эффективного числа электроприемников n_э:

n=, (23)

Расчетная максимальная реактивная нагрузка находится следующим образом:

Q_м = К'_м * Р_см, (24)

где К'_м - коэффициент максимума реактивной нагрузки, в соответствии спрактикой проектирования принимается: К'_м= 1,1 при n_э<10, К'_м = 1 при n_э> 10.

Расчетная максимальная активная нагрузка находится следующим образом:



P_м = P_см* К_м(25)

Q_см - средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, квар:

Q_см = Р_см. *tgц, (26)

Q_см=Р_см*tg=19.5*0.75=14,6 квар

где tgц - коэффициент реактивной мощности, соответствующий характерному для приемника данной группы средневзвешенному значениюкоэффициента мощности.

Полная расчетная мощность силовой нагрузки низшего напряжения:

S_м = =24,4 кА(27)

2.3.2 Выбор распределительных устройств

Выбираем марку и сечение провода линии по номинальным токам станков и результаты заносим в таблицу 3 «Сводная ведомость линии ЭСН»

По величине расчетного тока определяем сечение проводов или жил кабеля по таблицам, приведенным в ПУЭ. ПроводАПВ (А - Алюминиевая токопроводящая жила, П - Провод, В - Изоляция из поливинилхлоридного пластиката) - это популярный тип кабеля, предназначенного для передачи и распределения электроэнергии. Напряжение, с которым он может работать 220В/380В или 660В/1000В при номинальной частоте равной 50 Гц.

Для питающей линии преобразователей сварочных агрегатов применяем кабель КГ 1Х10 (кабель гибкий).



2.3.3 Расчет потерь мощности в трансформаторе

1) Потери активной мощности:

ДР = 0,02*S_нн , (29)

где S_нн - мощность на шинах низкого напряжения, S_нн = S_м.

ДР = 0,02*81,5 = 1,63 кВт;

2) Потери реактивной мощности:

ДQ = 0,1*S_нн; (30)

ДQ = 0,1*81,5 = 8,15 кВар;

3) Потери полной мощности:

; (31)

;

4) Активная и реактивная мощности на шинах высокого напряжения

Р_вн = Р_м + ДР ; (32)

Р_вн = 58,3+1,63=60 кВт;

Q_вн = Q_м + ДQ ; (33)

Q_вн = 54,4+8,15=62,5 кВар;

5) Полная мощность на шинах ВН:



; (34)

6) Так как для данного предприятия графики нагрузок не заданы, то выбираем мощность трансформатора из условия:

S_т ? S_м; (35)

S_т ? 89,8 кВА;

Принимаем ближайшую стандартную мощность S_т = 100 кВА.

7) Вычислим коэффициент загрузки трансформатора

К_з = S_нн /S_т ; (36)

К_з = 89,8/ 100 = 0,988

К_з = 0,898 - условие по коэффициенту загрузки выполняется. Из ряда стандартных мощностей всем условиям соответствует трансформатор ТМ-100/10. Данный трансформатор подобран с тем, что схема ЭСН разрабатывалась с учетом развития на несколько лет вперед (что предусматривает демонтаж старого оборудования и замена его на новое более мощное).

2.3.4 Выбор компенсирующего устройства

Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:

-расчетную реактивную мощность КУ;

-тип компенсирующего устройства

-напряжение КУ

Определяем расчетную мощность компенсирующего устройства



Q_кр = б*P_м*(tgц - tgц_к); (37)

где Q_к.р. - расчетная мощность компенсирующего устройства, квар; б - коэффициент, учитывающий повышение коэффициента мощности cosц естественным способом, принимается б = 0,9; tgц, tgц_к - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.cosц_к = 0,92-0,95.

Q_кр = 0,9*60*(1,43-0,33) = 59.4 кВар;

Выбирается УКРМ - 0,4 - 50.

Определяем фактические значения tgц_ф и cosц_ф после компенсации реактивной мощности:

tgц_ф =tgц - (38)

где Q_к.ст.- стандартное значение мощности выбранного компенсирующего устройства КУ, квар.

tgц_ф =1,43 - = 0,5;cosц_ф =0,894.

Результаты расчетов заносятся в таблицу 2. «Сводная ведомость электрических нагрузок.»

Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь после компенсации:

S_нн. = ; (39)

S_нн. = = 61.3 кВА;

Р_т = 0,02*S_{м ;} (40)

Р_т = 0,02*61.3 = 1.23кВт;



Q_т = 0,1*S_м; (41)

Q_т = 0,1*61.3=6.13кВар;

S_т.нн = ; (42)

S_т.нн = = 6.2кВА;

Р_вн = Р_м + ДР ; (43)

Р_вн = 60 + 1.23 =61,23кВт;

Q_вн = Q_м + ДQ; (44)

Q_вн = 12.5 + 6.13 = 18.63квар;

S_т.вн.= ; (45)

S_т.вн.= = 64 кВА;

Выбирается трансформатор типа:ТМ-100/10/0.4. Трансформатор трехфазный масляный с естественным охлаждением в количестве 2 штук.

Рассчитываем коэффициент загрузки трансформатора по формуле (30):

К_з = 64/100 = 0.64

№	Наименование электроприёмника	Рн, кВт	n	РнУ, кВт	Ки	cos?	tg?	Рсм, кВт	Qсм, квар	Sсм, кВА	Рм, кВт	Qм, квар	Sм, кВА	Iм, А
1	Компрессорная установка	30	1	30	0,65	0,8	0,75	19,5	14,6	24,4
2	Компрессор	7	1	7	0,65	0,8	0,75	4,6	3,4	5,7
3, 20	Вентилятор	3,5	2	7	0,7	0,8	0,75	4,9	3,7	6,1
4, 18	Распиловочные станки	8,5	2	17	0,24	0,5	1,73	4,1	7,1	8,2
5, 15	Электротали	3,5	2	7	0,2	0,5	1,73	1,4	2,4	2,8
6	Кран-балка	12	1	12	0,1	0,5	1,73	1,2	2,1	2,4
7	Электрокотел	1,5	1	1,5	0,8	0,95	0,33	1,2	0,4	1,3
8, 9	Электронагреватели	3	2	6	0,7	0,85	0,62	4,2	2,6	4,9
10	Горн электрический	1,5	1	1,5	0,7	0,85	0,62	1,1	0,7	1,2
11, 12	Сварочные агрегаты	30	2	60	0,15	0,65	1,17	9,0	10,5	13,9
13	Наждачный станок	2,5	1	2,5	0,14	0,5	1,73	0,4	0,6	0,7
14, 17	Станок полировальный	7	2	14	0,14	0,5	1,73	2,0	3,4	3,9
16	Электроплита	5	1	5	0,8	0,95	0,33	4,0	1,3	4,2
19	Станок токарный	4,5	1	4,5	0,14	0,5	1,73	0,6	1,1	1,3
21, 22	Станки гравировальные	1,1	2	2,2	0,14	0,5	1,73	0,3	0,5	0,6
Без КУ итого НН											58,3	54,4	81,5	124,0
Без КУ итого потери НН											1,63	8,15	8,3
Без КУ Итого по ВН											60,0	62,5	89,8	136,7
КУ												50
С КУ Итого НН											60,0	12,5	61,3	93,2
С КУ Итого потери НН											1,23	6,13	6,2
С КУ итого ВН											61,18	18,67	64,0	97,3



Таблица 5.Технические данные цеховых трансформаторов

Тип трансформатора	Sном, кВА	Uном, кВ	Потери мощности Р, кВт	Uk,%	Io,%
		ВН	НН	Рхх	Ркз
Трансформаторы трехфазные масляные с естественным охлаждением
ТМ 100/10	100	6; 10	0,4	0,34	2,015	6,5	2,2

2.4 Расчет и выбор ЭСН

Сечения электрических линий электроснабжения цеха рассчитывают вопределенной последовательности:

1. Составляют схему электроснабжения цеха и по ней вычисляют длину электрической линии.

2. Выбирают тип линии (кабель, провод), материал токоведущих жил проводов и кабелей, вид изоляции и брони, тип прокладки.

3. Вычисляют расчетный ток станка.

Выбираем марку и сечение провода линии по номинальным токам станков и результаты заносим в таблицу 3 «Сводная ведомость линии ЭСН»

По величине расчетного тока определяем сечение проводов или жил кабеля по таблицам, приведенным в ПУЭ. ПроводАПВ (А - Алюминиевая токопроводящая жила, П - Провод, В - Изоляция из поливинилхлоридного пластиката) - это популярный тип кабеля, предназначенного для передачи и распределения электроэнергии. Напряжение, с которым он может работать 220В/380В или 660В/1000В при номинальной частоте равной 50 Гц.

Для питающей линии преобразователей сварочных агрегатов применяем кабель КГ 1Х10 (кабель гибкий).

2.4.1 Расчет и выбор аппаратов защиты

При эксплуатации электросетей длительные перегрузки проводов и кабелей, короткие замыкания вызывают повышение температуры токопроводящих жил больше допустимой.Это приводит к преждевременному износу их изоляции, следствием чего может быть пожар, взрыв во взрывоопасных помещениях, поражение персонала.Для предотвращения этого линия электроснабжения имеет аппарат защиты,отключающий поврежденный участок

1.Для выбора автоматического выключателя необходимо знать ток в линии, где он установлен, тип автомата и число фаз.

Расчетный ток в линии вычисляется по формулам:

Для линий к электроприемнику переменного тока (кроме ПВ и кВА):

I_н = (46)

где U_л. = 0,38 кВ.

Для кВА :I_н = (47)

где U_л. = 0,38 кВ.

Для щитов освещения

I_н = (48)

где U_л. = 0,22 кВ.

Выбираем автоматический выключатель для токарно-винторезного станка 16К25, по формуле (46) :

I_н = = = 55.42 А



Выбираем автоматический выключатель серии ВА51-33на 63 А.

Результаты вычисления заносим в таблицу 3. Сводная ведомость линии ЭСН.

2.4.2 Выбор марки и сечения линии электроснабжения

Сечение проводов и кабелей выбирается по условию нагрева для нормальныхусловий эксплуатации:

I_р?I_дл.доп;

Выбирается провод марки АПВ, сечением 3Ч25, проложенный в трубе, для которого: I_дл.доп=65 А

55,42 А<65 А - условие выполняется.

2.4.3 Выбор марки распределительного устройства

Выбор марки распределительных пунктов заносим в таблицу 6.

Выбор марки распределительных пунктов

Таблица 6

№ РП	Марка распределительного пункта	Количество отходящих линий
1	ПР8501-1000	12
2	ПР8501-1000	12

2.4.4 Выбор марки распределительного шинопровода

Выбор сечения шинопровода производится по длительному току ШРА:

I_ШРА ? I_{дл.доп ШРА}



I_{дл.доп ШРА} = 97,3 А

Выбираем по справочнику распределительный шинопровод типа- ШРА - 75 - VY3 на номинальный ток I_{ном ШРА1} = 100А, сечение шины (11,2х3,6)мм, удельное сопротивление r₀ = 0,066 Ом/км, х₀ = 0,093 Ом/км с автоматическим выключателем типа ВА51-35 на 120А с электромагнитным расцепителем на ток I_ном.р1 = 120А ? I_{дл.доп ШРА1}.

Таблица 7. Сводная ведомость линии ЭСН.

Наименование ЭО	U, B	Pн, кВт	Ip, A	Провод	Iд, А	Автомат
Компрессорная установка	380	30	55,42	АПВ 3х25	65	ВА-5133
Компрессор	380	7,6	15,01	АПВ 3х4	21	ВА-5125
Вентилятор	380	4	7,95	АПВ 3х2,5	16	ВА-5125
Распиловочные станки	380	11	21,13	АПВ 3х6	26	ВА-5131
Электротали	380	3,5	12,23	АПВ 3х4	21	ВА-5125
Кран-балка	380	13	34,7	АПВ 3х16	55	ВА-5133
Электрокотел	220	2,2	8	АПВ 3х2,5	16	ВА-5125
Электронагреватели	220	3	10,6	АПВ 3х2,5	16	ВА-5125
Горн электрический	380	1,5	3,31	АПВ 3х2,5	16	ВА-5125
Сварочные агрегаты	380	30	45,6	АПВ 3х16	55	ВА-5133
Наждачный станок	220	3	10,6	АПВ 3х2,5	16	ВА-5125
Станок полировальный	380	7,6	15,01	АПВ 3х4	21	ВА-5125
Электроплита	380	5,5	10,68	АПВ 3х2,5	16	ВА-5125
Станок токарный	380	5,5	10,68	АПВ 3х2,5	16	ВА-5125
Станки гравировальные	220	1,1	4,54	АПВ 3х2,5	16	ВА-5125



2.5 Расчет токов КЗ, и проверка элементов схемы ЭСН

Составляем схему замещения и нумеруем точки КЗ.



Рисунок 5. Схема замещения линиис токарно-винторезным станком.

Рассчитываем сопротивления и наносим их на схему замещения (рисунок 5.);

Определяем активное (г_о) и индуктивное (x₀) удельные сопротивления воздушной линии и кабельной линии.

Для воздушной линии: х₀ = 0,4 Ом/км; r₀ = 3,33 Ом/км;

ВЛ АС - 3 Ч 10/1,8; Iдоп = 231,2 А;

Х_ВЛ = х₀ * Lс = 0,4* 4 = 1,6 Ом; (49)

R_ВЛ = r₀?*Lс = 3,33*4 = 13,32 Ом (50)

R'с = R_ВЛ + R_Q + R_ш + R_QSG1 + R_QSG2 + R_П + R_СТ1 = 38,12 (51)

X'_с = X_ВЛ + X_Ш = 1,91 Ом

Для шинопровода: ШРА 250

r₀ =0,21 мОм/м; х₀ = 0,21 мОм/м

r_0п = 0,42 мОм/м; х_0п = 0,42 мОм/м.

R_ш = r₀ * L_ш = 0,42 * 1,5 = 0,31 мОм (52)

Х_ш = х₀ * L_ш = 0,42 * 1,5 = 0,31 мОм (53)

Сопротивления приводятся к НН:

R_с = R'_с ?* (U_НН / U_ВН)2 *10і = 61 (54)

Х_с = Х_'с•* (U_НН / U_ВН)2 *10і = 3,1 мОм (55)

Для трансформатора ТМ 160/10/0,4:

R_т = 16,6 мОм, Х_т = 41,7 мОм; Z_т(1) = 487 мОм.

Для автоматов:

1QF R_1QF = 0,15 мОм; X_1QF = 0,17 мОм; R_п1QF = 0,4 мОм;

QF1 R_QF1 = 0,15 мОм; X_QF1 = 0,17 мОм; R_пQF1 = 0,4 мОм;

QF2 R_QF2 = 5,5 мОм; X_QF2 =4,5 мОм; R_пQF2 = 1,3 мОм;

Для кабельных линий

КЛ1: r₀' =0,169 мОм/м; х₀ = 0,06 мОм/м.

Так как в схеме 3 параллельных кабеля, то

r₀ = (1/3) * r₀' ; (56)

r₀ = (1/3) * 0,169 = 0,056 мОм/м;

R_кл1 = r₀ * L_кл1 ; (57)



R_кл1 =0,056 * 50 = 2,8 мОм;

Х_кл1 = х0 * Lкл1 ; (58)

Х_кл1 = 0,06 * 50 = 3 мОм.

КЛ2: r₀ = 5,21 мОм/м; х₀ = 0,1 мОм/м.

Так как в схеме 2 параллельных кабеля, то:

R_кл2 = 5,21 * 41,4 = 215,69 мОм;

Х_кл2 = 0,1 * 41,4 = 4,14 мОм.

Для ступеней распределения:

R_ст1 = 15 мОм; R_ст2 = 20 мОм.

Упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления на участок между точками короткого замыкания:

R_э1 = R_с+R_т+R_1QF+R_п1SF+R_ст1+R_шмОм; (59)

R_э1 = 61 + 16,6 + 0,15 + 0,4 + 0,31 + 15 = 93,46 мОм;

Х_э1 = Х_с + Х_т + Х_1SF + Х_ш ; (60)

Хэ1 = 3,1 + 41,7 + 0,17 + 0,31 = 45,28 Ом;

R_э2 = R_QF1 + R_пQF1 + R_кл1 + R_ш + R_с2 ; (61)

R_э2 = 0,15 + 0,4 + 2,8 + 0,31 + 20 = 23,66 мОм;

Х_э2 = Х_QF1 + Х_кл1 + Х_ш ; (62)

Хэ2 = 0,17 + 3 + 0,31 = 3,48 мОм;



R_э3 = R_QF2 + R_пQF2 + R_кл2 + R_ст2 ; (63)

R_э3 = 5,5 + 1,3 + 215,69 + 20 = 242,49 мОм;

Х_э3 = Х_QF2 + Х_кл2; (64)

Х_э3 = 4,5 + 4,14=8,64 мОм.

Вычисляются сопротивления до каждой точки короткого замыкания и заносятся в таблицу 4: «Сводная ведомость токов короткого замыкания»

R_к1 = R_э1 = 93,46 мОм;

Х_к1 = Х_э1 = 45,28 мОм

Z_к1 = v R_к1² + Х_к1² ; (65)

Z_к1 = v 93,462 + 45,282 = 103,85 мОм;

R_к2 = R_э1 + R_э2 ; (66)

R_к2 = 93,46 + 23,66 = 117,12 мОм;

Х_к2 = Х_э1 + Х_э2 ; (67)

Х_к2 = 45,28 + 3,48 = 48,76 мОм;

Z_к2 = v R_к2² + Х_к2² мОм; (68)

Z_к2 = v117,122 + 48,762 = 126,86 мОм;

R_к3 = R_к2 + R_э3 ; (69)



R_к3 = 117,12 + 242,49 = 359,61 мОм;

Х_к3 = Х_к2 + Х_э3 ; (70)

Х_к3 = 48,76 + 8,64 =57,4 мОм;

Z_к3 = v R_к3² + Х_к3²; (71)

Z_к3 = v 359,612 + 57,42 = 364,16 мОм;

R_к1 / Х_к1 = 93,46 / 45,28 = 2,06; (72)

R_к2 / Х_к2 = 117,12 / 48,76 = 2,4; (73)

R_к3 / Х_к3 = 359,61 / 57,4 = 6,26. (74)

Определяются коэффициенты Ку и q:

К_у1 = F (Rк1 / Хк1 ) ; (75)

К_у1 = F (2,06) = 1,0;К_у2 = F (2,4) = 1,0;К_у3 = F (6,26) = 1,0;

q₁ = v 1 + 2 (Ку1 - 1)² ; (76)

q₁ = q₂=q₃=1

Определяются трехфазные и двухфазные токи короткого замыкания и заносятся в таблицу 4. «Сводная ведомость токов короткого замыкания»:

I_к1(3) = Uк1 / v3 * Zк1; (77)

I_к1⁽³⁾ = 0,4* 103 / 1,73 * 103,85 = 2,22 кА;

I_к2⁽³⁾ = 0,38*103 / 1,73* 126,86 = 1,73 кА;

I_к3⁽³⁾ = 0,38 *103 / 1,73 * 364,16 = 0,6 кА;

I_у1 = q₁•* I_к1⁽³⁾ ; (78)

i_у1 = v2 * К_у1 I_к1⁽³⁾ ; (79)

i_у1 = 1,41* 1,0 * 2,22 = 3,13 кА;

i_у2 = 1,41* 1,0 * 1,73 = 2,43 кА;

i_у3 = 1,41* 1,0 * 0,6 = 0,84 кА;

I_к1⁽²⁾ = (v3 / 2) I_к1⁽³⁾ ; (80)

I_к1⁽²⁾ = 0,87 * 2,22 = 1,93 кА

I_к2⁽²⁾ = 0,87 * 1,73 = 1,5 кА;

I_к3⁽²⁾ = 0,87 * 0,6 = 0,52 кА;

Для кабельных линий:

Х_пкл1 = х_0п * L_кл1; (81)

Х_пкл1 = 0,15 * 50 = 7,5 мОм;

R_пкл1 = 2* r0 * L_кл1 ; (82)

R_пкл1 = 2 * 0,056 * 50= 5,78 мОм;

R_пш = r_0пш * L_ш ; (83)

R_пш = 0,42 * 1,5= 0,63 мОм;

Х_пш = х_0пш * L_ш; (84)



Х_пш = 0,42 * 1,5 = 0,63 мОм;

R_пкл2 = 2 * 5,21 * 41,1 = 431,38 мОм

Х_пкл2 = 0,15 * 41,4 = 6,21 мОм;

Z_п1 = 15 мОм;

R_п2 = R_с1 + R_пкл1 + R_пш + R_с2 ; (85)

R_п2 = 15 + 5,75 + 0,63 + 20 = 41,41 мОм

Х_п2 = Х_пкл1 + Х_пш ; (86)

Х_п2 = 7,5 + 0,63 = 8,13 мОм;

Z_п2 = v R_п2² + Х_п2² ; (87)

Zп2 = v 41,412 + 8,132 = 42,2 мОм;

R_п3 = R_п2 + R_пкл2 ; (88)

R_п3 = 41,41+431,38 = 472,79 мОм;

Х_п3 = Х_п2 + Х_пкл2 ; (89)

Х_п3 = 8,13 + 6,21 = 14,34 мОм;

Z_п3 = v R_п3² + Х_п3²; (90)

Z_п3 = v 472,792 + 14,342 = 473 мОм;



I_к1⁽¹⁾ = U_кф / Z_п1 + Z_т⁽¹⁾ / 3 ; (91)

I_к1⁽¹⁾ = 0,23 * 103 / 15 + 487/ 3 = 1,29 кА;

I_к2⁽¹⁾ = 0,22 * 103 / 42,2 + 487/ 3 = 1,07 кА;

I_к3⁽¹⁾ = 0,22 * 103 / 473 + 487/ 3 =0,35 кА.

Результаты расчета токов короткого замыкания представлены в таблице 8Таблица 8 «Сводная ведомость токов короткого замыкания».

Таблица 8.«Сводная ведомость токов короткого замыкания».

Точка КЗ	Rк, мОм	Хк, мОм	Zк, мОм	Rк/ Хк	Ку	q	Iк(3), кА	iу, кА	I?(3), кА	Iк(2), кА	Zп, мОм	Iк(1), кА
К1	93,46	45,28	103,85	2,06	1,0	1	2,22	3,13	2,22	1,93	15	1,29
К2	117,12	48,76	126,86	2,4	1,0	1	1,73	2,43	1,73	1,5	42,2	1,07
К3	359,61	57,4	364,16	6,26	1,0	1	0,6	0,84	0,6	0,52	473	0,35

Составляется схема замещения для расчета однофазных токов короткого замыкания и определяются сопротивления.

Рисунок 6. «Схема замещения для расчета однофазных токов короткого замыкания».



3. Проверка по потери напряжения в кабельных линиях

3.1 Проверка питающего кабеля РП

Для проверки кабельной линии, по потерям напряжения, необходимо знать следующие величины: мощность электрической сети, кВт; протяжённость кабельной линии, м; сечение основной жилы кабеля, мм².

Проверку кабельных линий на потери напряжения производят по формуле:

, (92)

где ДU - потери напряжения, %; U_н - номинальное напряжение, В; Р - активная мощность ответвления, кВт; Q - реактивная мощность ответвления, квар; L - расстояние от начала ответвления; г₀, х₀ - удельные активное и индуктивное сопротивления, Ом /км.

Q = Р_н* tg (93)

Проверяем линию ЭСН деревообрабатывающего станка по потерям напряжения по формуле (92):

На основании этого примера производим расчет потерь напряжения линии от РП до электрооборудования и заносим в таблицу 5.

Согласно ПУЭ потери напряжения в кабельной линии допускается:

( +, - ) 5 % - при нормальном режиме работы, электрооборудования;

( +, - ) 10 % - при аварийной ситуации.

Проверяем шины на высокой и на низкой стороне:

Шина НН:

Шина ВН:

3.2 Проверка распределительного шинопровода

Шинопроводы проверяют:

1. На динамическую стойкость, согласно условию

у_ш.доп. &...