Содержание
Введение:3
I. Общая характеристика проектируемого цеха.5
II. Расчет электроосвещения.6
III. Расчет вентиляционной установки для цеха.11
IV. Расчет грузоподъемного механизма.15
V. Разработка схемы управления мостового крана.18
VI. Характеристика мостового крана.21
VII. Расчет и выбор электродвигателя.22
VIII. Расчет и построение естественной механической характеристики.29
IX Расчет и построение графиков переходного процесса при пуске электродвигателя34
Х Разработка электрической принципиальной схемы управления и выбор аппаратуры управления, защиты электропривода механизма подъема мостового крана38
ХI. Охрана труда и защита окружающей среды43
Литература:45
Выдержка из текста работы
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.
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 комплексы добывают, перерабатывают, транспортируют энергоресурсы, используя в своей деятельности различные электроустановки по производству, передаче и распределению электрической и тепловой энергии.
Объединение региональных ОЭС в более мощную систему образовало Единую энергетическую систему (ЕЭС) Российской Федерации. ЕЭС позволило снизить необходимую генераторную мощность по сравнению с изолированно работающими электростанциями и осуществлять более оперативное управление перетоками энергетических мощностей с Востока, где находиться около 80% топливных и гидроресурсов, на Запад страны, так как в европейской части страны размещается 80% всех потребителей энергии. Для электрической связи между ОЭС служат сверхдальние линии электропередач напряжением 330; 500; 750 и 1150 кВ.
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.
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. Важное значение приобрело измерение показателей качества электроэнергии.
Целью курсового проекта является разработка системы электроснабжения и монтажа электрооборудования фрезерного участка электромеханического цеха.
Для достижения данной цели необходимо выполнить следующие задачи:
— рассчитать электрические нагрузки;
— выбрать элементы питающей и распределительной сети;
— рассчитать токи короткого замыкания;
— рассчитать заземляющее устройство.
1. Электротехническая часть
Данный раздел содержит расчет нагрузок электрооборудования монтажного участка электромеханического цеха, а также обоснование выбора элементов и аппаратуры питающей и распределительной сети.
1.1 Характеристика монтажного участка электромеханического цеха
Монтажный участок электромеханического цеха предназначен для серийного выпуска продукции. Поэтому его непрерывная работа должна быть полностью обеспечена системой электроснабжения. Этот цех является вспомогательным цехом завода. По надежности и бесперебойности ЭСН оборудование относится к категории.
При проектировании системы электроснабжения необходимо правильно определить условия окружающей среды, которые оказывают влияние на степень защиты применяемого оборудования.
Электрооборудование работает при нормальных условиях окружающей среды, грунт в районе цеха — суглинок (t = +15єС, с = 100 Ом *м)
В помещениях с нормальной средой электрооборудование должно быть защищено от механических повреждений, а также от случайных прикосновений к голым токоведущим частям.
Монтажный участок электромеханического цеха по степени взрыво- и пожаробезопасности можно отнести к безопасному, так как он не имеет помещений, где бы содержались опасные вещества.
По электробезопасности цех относится к классу повышенной опасности, так как в цехе очень много токоведущих частиц (пыль, стружка) металла, которые оседают на ЭО. В результате чего возможно прикосновение обслуживающего персонала с корпусами ЭО и металлоконструкции, связанных с землей.
В качестве грузоподъёмного механизма используется кран-балка.
Цех получает электроснабжение от собственной трансформаторной подстанции, расположенной на территории участка.
Каркас здания цеха смонтирован из блоков-секций длиной 6 м каждый.
Размер цеха AхBхH = 24х24х8 м.
1.2 Технические характеристики электроприемников цеха
Размещение электроприемников цеха показано на чертеже КП.440448.007.00.
Технические данные электроприемников указаны в таблице 1.
Таблица 1 — Технические данные электроприемников цеха
|
Наименование электрооборудования |
Тип |
Р н, кВт |
n |
К и |
cosц |
tgц |
Примечание |
|
|
Сверлильные станки |
2М112 |
8 |
4 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
||
|
Радиально — сверлильные станки |
2М57 |
7 |
2 |
0,16 |
0,6 |
1,33 |
||
|
Вертикально — сверлильные станки |
2А125 |
4 |
2 |
0,16 |
0,6 |
1,33 |
||
|
Настольно — сверлильные станки |
2М112 |
2,2 |
4 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
||
|
Резьбонарезные станки |
РМ — 431 |
6 |
4 |
0,14 |
0,5 |
1,73 |
||
|
Горизонтально — фрезерные станки |
675П |
9,5 |
3 |
0,16 |
0,6 |
1,33 |
||
|
Вертикально — фрезерные станки |
ВМ127М |
7,5 |
3 |
0,17 |
0,6 |
1,17 |
||
|
Кран — балка |
10 |
1 |
0,1 |
0,5 |
1,73 |
ПВ=60% |
||
|
Вентиляторы |
ВД-4 |
4,5 |
2 |
0,6 |
0,8 |
0,75 |
1.3 Расчет электрических нагрузок
При разработке проекта электроснабжения участка необходимо определить максимальную электрическую мощность, чтобы обеспечить нормальную работы объекта. В зависимости от этого значения, называемого расчетной нагрузкой, выбирается источник электроснабжения и все оборудование электрической сети, обеспечивающее передачу требуемой мощности: линии, трансформаторы, распределительные устройства. Расчетная нагрузка состоит из силовой и осветительной.
Рассчитывать начинают с определения суммарной номинальной мощности группы потребителей:
УРном = Рэп · n (1)
где УРном — мощность группы из n приемников, кВт;
Рэп — мощность одного электроприёмника, кВт;
n — количество электроприемников, шт.
Среднюю активную, реактивную и полную мощности за смену Рсм; Qсм; Sсм определяют по формулам
Рсм = Ки·?Рном (2)
Qсм = Рсм·tgц (3)
Sсм = (4)
где Ки — коэффициент использования;
Рсм — активная мощность, кВт;
Qсм — реактивная мощность, кВАр;
Sсм — полная мощность, кВАр;
tgц — коэффициент реактивной мощности.
Эффективное число электроприемников nэ определяется в зависимости от числа электроприемников на РП и среднего коэффициента использования (Ки.ср.) [2 стр. 25 табл. 1.5.2]
В соответствии с практикой проектирования принимается Кмґ=1,1 при ?n ? 10. Км определяется по [2 стр. 26 табл. 1.5.3]
Определяют максимальную расчетную активную и реактивную нагрузки
Рmax = Км ·Рсм (5)
Qmax = Кмґ· Qсм (6)
Smax = (7)
где Рmax — максимальная активная мощность, кВт;
Qmax — максимальная реактивная мощность, кВАр;
Smax — максимальная полная мощность, кВАр;
Км — коэффициент максимума активной мощности;
Кмґ — коэффициент максимума реактивной мощности.
Ток для распределительного пункта определяют по формуле
Imax = Smax/(·U) (8)
где Imax — максимальный ток для распределительного пункта, А;
U — напряжение, 380В.
1.3.1 Расчет силовой нагрузки
Сверлильный станок типа 2М112 (позиция 1, 2, 3,4)
Мощность электроприемника Рэп=8 кВт;
Коэффициент использования Ки=0,14; cosц=0,5; tgц =1,73.
По формуле (1) находят суммарную мощность n электроприемников:
УРн = 8·4=32 кВт;
Определяют среднюю нагрузку за смену:
активная мощность по формуле (2)
Рсм =0,14·32=4,48 кВт;
реактивная мощность по формуле (3)
Qсм =4,48·1,73=7,75кВАр;
полная мощность по формуле (4)
Sсм=8,95 кВА.
Резьбонарезный станок типа РМ-431 (позиция 12, 13, 14, 15)
Мощность электроприемника Рэп=6 кВт;
Коэффициент использования Ки=0,14; cosц=0,5; tgц=1,73.
По формуле (1) находят суммарную мощность n электроприемников
УРн = 6·4=24 кВт;
Определяют среднюю нагрузку за смену:
активная мощность по формуле (2)
Рсм =0,14·24=3,36 кВт;
реактивная мощность по формуле (3)
Qсм =3,36·1,73=5,8 кВАр;
полная мощность по формуле (4)
Sсм=6,7 кВА.
Вертикально — фрезерный станок типа ВМ127М (позиция 20, 21, 22)
Мощность электроприемника Рэп=7,5 кВт;
Коэффициент использования Ки=0,17; cosц=0,65; tgц=1,17.
По формуле (1) находят суммарную мощность n электроприемников
УРн = 7,5·3=22,5 кВт;
Определяют среднюю нагрузку за смену:
активная мощность по формуле (2)
Рсм =0,17·22,5=3,8 кВт;
реактивная мощность по формуле (3)
Qсм =3,8·1,17=4,47кВАр;
полная мощность по формуле (4)
Sсм=5,89 кВА.
Находят суммарную нагрузку за смену по РП-1 суммированием активных, реактивных и полных мощностей электроприемников по данному распределительному пункту.
Суммарная активная мощность:
УРсм 4,48+2,24+0,64+ 0,308=7,67 кВт;
Суммарная реактивная мощность:
УQсм =7,75+3,43+0,85+0,53=12,56 кВАр;
Суммарная полная мощность:
?Sсм =8,95+4,09+1,13+0,38=14,56 кВА.
Определяют эффективное число электроприемников nэ=13,125.
Определяем коэффициенты максимума для активной Км по [2, таблица 1.5.3] и реактивной мощности, Кмґ [2, стр26].
Км=1,85.
Кмґ=1,1.
Максимальная нагрузка для распределительного пункта определяется по формулам (5, 6, 7)
— активная мощность:
Рmax =1,85·7,67=14,19 кВт;
— реактивная мощность:
Qmax =12,56·1,1=13,82 кВАр;
— полная мощность:
Smax = 19,8 кВА
Ток для распределительного пункта определяется по формуле (8)
Imax =19,8/(·0,38) =29,77 А.
Расчет остальных РП аналогичен и приведен таблице 2.
Суммарная максимальная нагрузка по распределительным пунктам составит
где Рmax РПn — суммарная активная мощность по всем РП
т.е. ?Рmax=Рmax рп1+Рmax рп2+Рmax рп3=14,19+15,38+22,06=51,63кВт;
?Qmax=Qmax рп1+Qmax рп2+Qmax рп3=13,82+12,6+13,68=40,1кВАр;
?Smax=Smax рп 1+Smax рп2+Smax рп3=19,8+19,8+25,96=65,66кВА;
?Imax=Imax рп1+Imax рп2+Imax рп3=29,77+29,92+39,04=98,04 А.
Результат заносится в строку «Всего по РП» таблицы 2.
1.4 Расчет освещения
Целью расчета освещения является:
— выбор осветительных приборов;
— определение количества светильников и их расположение на участке.
Для определения осветительной нагрузки применяют метод коэффициента использования светового потока.
Метод коэффициента использования светового потока предназначен для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей и при отсутствии крупных затеняющих предметов.
1. Площадь освещаемого помещения определяется по формуле
S=А · В (10)
2. Выбрать тип светильника в соответствии с освещаемым объектом [4, Таблицы С.1 — С.4 Приложения С].
3. Равномерно разместить светильники по площади помещения. При размещении светильников необходимо соблюдать нормативные расстояния:
— расстояние между светильниками — 4-6 м;
— между рядами — 6-8 м;
— минимальное расстояние от стен — 2 м;
— на чертеже должны быть указаны расстояния между светильниками и расстояние крайних светильников от стен помещения;
— допускается на чертеже не изображать все светильники в ряду, а только первые и последние два из них, соединенные штриховой линией взаимосвязи с указанием над ней общего числа светильников.
4. Определить количество светильников — n, шт.;
5. Показатель помещения определяется по формуле
i = , (11)
где i — показатель помещения;
a, b — длина и ширина помещения, м;
h — высота подвеса светильников, выбирается по условиям слепящего действия таблица 2.3, [4].
6. Определяют коэффициенты отражения стен Рс, %, потолка Рп, %, рабочей поверхности Рр, %, по таблице С.12, приложения С [4].
7. Определяют для принятого светильника значение коэффициента использования светового потока Кис, % по таблице С.13, приложения С[4].
8. Определяют минимальную допустимую освещенность Еп, определяемую по таблице С.11 Приложения С.
9. Определяют коэффициент запаса Кз по таблице С.10, приложения С.
10. Определяем световой поток от светильников по формуле
F = (12)
где F — световой поток от светильников, лм;
Еп — минимальная допустимая освещенность помещения, лк;
S — площадь освещаемого помещения, м2;
Кз — коэффициент запаса;
n — количество светильников, шт.;
Кис — коэффициент использования светового потока, выраженный не в процентах, а в долях единицы.
11. По таблицам С.6-9, приложения С [4] выбирают тип лампы. Поток лампы не должен отличаться от расчетного значения потока F более чем на -10…+20%. Если невозможно подобрать лампу, поток которой отличался от расчетного в указанных пределах, необходимо изменить количество ламп и произвести перерасчет.
12. Определяют фактическую освещенность помещения от принятых ламп по формуле
Еф = (13)
где Fл — световой поток выбранной лампы, лм;
n — количество светильников, шт.;
Кис — коэффициент использования светового потока, выраженный не в процентах, а в долях единицы;
S — площадь освещаемого помещения, м2;
Кз — коэффициент запаса.
13. Полученное значение Еф должно быть больше чем минимальная допустимая освещенность помещения Еп.лк
Еф? Едоп (14)
14. Определяют однофазную мощность, затрачиваемую на освещение по формуле
Qо = Ро·tgц, кВАр; (15)
Ро = , кВт; (16)
где Ро — активная трехфазная мощность нагрузки освещения, кВт;
Qо — реактивная трехфазная мощность нагрузки освещения, кВАр.
15. Приводят мощности к трехфазной нагрузке по формуле
Sо=, кВА (17)
Iо=, А (18)
1.4.1 Расчет рабочего освещения
Станочное отделение 2
1. Площадь освещаемого помещения определяется по формуле (10)
S= 12·6=72 м2.
2. Выбираем тип светильника в соответствии с освещаемым объектом ЛСП 04 с люминесцентными лампами.
3. Равномерно размещают светильники по площади помещения:
nсв=2·6=12 шт.
4. Количество светильников nсв умножаем на 4 т.к. в светильнике размещены две лампы.
n=12·4=48 шт.
5. Определяют показатель помещения по формуле (11)
i == 0,5
6. Выбирают коэффициенты отражения стен Рс, %, потолка Рп, %, рабочей поверхности Рр, %, по таблице С.12, приложения С, коэффициент запаса Кз по таблице С.10 [4].
Рп=50%; Рс=30%; Рр=10%, Кз = 1,8.
7. Определяют для принятого светильника значение коэффициента использования светового потока Кис, % по таблице С.13, приложения С [2].
Кис=0,21 %
8. Определяют минимальную допустимую освещенность Едоп, определяемую по таблице С.11 Приложения С [2].
Едоп = 300 лк;
9. Определяют световой поток лампы светильников по формуле (12)
F==4435,7 лм.
10. По таблицам С.6-9, приложения С [4] выбирают лампу люминесцентную, дневного света, ЛХБ-80-4 со световым потоком Fл=4400 лм, мощностью Рл=80 Вт, током лампы Iл=0,865 А, номинальным напряжением сети Uн=220 В.
11. Определяют фактическую освещенность помещения от принятых ламп по формуле (14)
Еф== 300 лм
12. Полученное значение Еф (314) больше чем минимальная допустимая освещенность помещения Едоп (300)лк по формуле (13).
Расчет для других помещений аналогичен и приведен в таблице 2.
Таблица 2 — Расчет рабочего освещения для помещений участка
|
Помещение |
Едоп |
S |
a |
b |
h |
i |
Ки |
n |
F |
Fл |
Еф |
|
|
ТП |
200 |
36 |
6 |
6 |
3,5 |
0,86 |
0,37 |
4 |
2518 |
2580 |
205 |
|
|
Склад |
150 |
36 |
6 |
6 |
3,5 |
0,86 |
0,37 |
4 |
1880 |
2100 |
167 |
|
|
Станочное отделение 1 |
300 |
72 |
6 |
12 |
8 |
0,5 |
0,21 |
12 |
4436 |
4440 |
300 |
|
|
Станочное отделение 2 |
300 |
288 |
12 |
24 |
8 |
1 |
0,4 |
20 |
2235 |
2340 |
314 |
|
|
Проезд |
100 |
144 |
6 |
24 |
8 |
0,6 |
0,25 |
12 |
2484 |
2600 |
105 |
13. Определяют однофазную мощность, затрачиваемую на освещение по формуле (15, 16).
Ро== 3,3 кВт;
Qо=3,3·0,48= 1,6 кВАр;
Приводим мощности к трехфазной нагрузке по формуле (17)
Sо=3,7 кВА;
Iо== 5,6 А
Нагрузка на шинах низкого напряжения получается суммированием силовой и осветительной нагрузки:
Рнн =?Рmax+Ро, кВт; (19)
Qнн =?Qmax+Qо, кВАр; (20)
Sнн =?Smax+ Sо, кВА; (21)
Iнн=?Iрп+Iо, А (22)
Рнн=51,63,+9=60,63 кВт;
Qнн=40,1+4,32=44,33 кВАр;
Sнн=65,66+8,96=74,62 кВА.
Iнн=98,73+24=122,73 А
1.4.2 Аварийное освещение
Аварийное освещение предназначено для освещения помещения вовремя эвакуации рабочего персонала. Аварийное освещение располагается по проходу между оборудования и на выходе из помещений.
Наименьшая допустимая освещенность рабочих поверхностей, требующих обслуживания при аварийном освещении должна составлять не менее 5% освещенности, нормируемой для рабочего освещения при системе общего освещения, но не менее 2 лк.
Для аварийного освещения выбираем светильники DL-11 в количестве 12 шт.
DL-11 светильники аварийного освещения с автоматическим включением; работа 4-5 часов; 1·18/20w; 635·104·78;
Режим работы — от сети и аварийный.
На данном участке использовано аварийное освещение комбинированного типа, а именно светильники запитаны от щита аварийного освещения; и светильники аварийного освещения со встроенными аккумуляторами.
Светильники запитаны от щита аварийного освещения проводом АПВ сечением 2,5 мм2.
1.5 Расчет потерь мощности в трансформаторе
Потери в трансформаторе определяются по формулам
Sт=; (23)
Рт=0,02·Smax нн; (24)
Qт=0,1·Smax нн; (25)
где Рт — потери активной мощности в трансформаторе, кВт;
Qт — потери реактивной мощности в трансформаторе, кВАр;
Smax — максимальная полная мощность на шинах НН, кВА.
Рт=0,02·74,62 =1,49 кВт;
Qт=0,1·74,62 = 7,46 кВАр;
Sт= 7,6 кВА.
Результат заносится в строку «Потери в тр-ре» таблицы 2.
На стороне высокого напряжения нагрузка получается суммированием нагрузки на низкой стороне Рнн, Qнн, Sнн, Iнн и потерь в трансформаторе Рт, Qт, Sт, Iт.
Рвн=60,63+1,49=62 кВт;
Qвн=44,33+7,46=51,79 кВАр;
Sвн=74,62+7,6=82 кВА.
Результат наносится в строку «Всего на ВН» таблицы 2.
1.6 Выбор элементов питающей сети
В качестве защитных аппаратов используем автоматические выключатели серии ВА.
Автоматические выключатели обеспечивают одновременно функции коммутации силовых цепей и защиты от перегрузки и коротких замыканий. Аппараты имеют тепловой и электромагнитный расцепитель.
Автоматические выключатели выбираются по условиям:
а) номинальный ток автомата Iн.а. и номинальный ток расцепителя Iн.р. должны быть больше тока защищаемой цепи в рабочем режиме Iном, т.е.
Iн.а.?Iном; (26)
Iн.р.?Iном (27)
б) уставка силы тока мгновенного срабатывания (отсечки) электромагнитного расцепителя Iср принимается по мгновенному максимальному току линии Iмгн:
Iср?Iмгн; (28)
Iср=Куэ·Iн.р. (29)
где Iном — номинальный ток электроприемника, А, определяемый по формуле
Iном = , (30)
Мгновенный максимальный ток линии Iмгн определяется по формулам:
для одного электроприемника
Iмгн = 1,1· Iпуск, (31)
где Iпуск=6·Iном (32)
для группы электроприемников, присоединенных к РП
Iмгн.рп=1,25·(Iпуск+Iрп-Ки·Iном), (33)
для защиты участка (на стороне НН трансформатора)
Iмгн.уч=1,25·(Iпуск+Iоб-Ки·Iном), (34)
где Iпуск — пусковой ток самого мощного электроприемника;
Iрп — максимальный расчетный ток линии группы электроприемников;
Iоб — максимальный расчетный ток линии участка;
Ки, Iном — коэффициент использования и номинальный ток самого мощного электроприемника.
1.6.1 Выбор защитной аппаратуры для электроприемников
Горизонтально-фрезерный станок с параметрами:
— номинальной мощностью Рп =9,5 кВт;
— коэффициентом мощности сosц=0,6;
Определяем номинальный ток по формуле (30), пусковой и мгновенный по формуле (31 и 32)
Iном==24,06 А;
Iпуск=6·24,06= 144,34 А;
Iмгн=1,1·144,34= 158,77 А.
Согласно условиям (26, 27) выбираем выключатель ВА 51-25 с параметрами:
Iн.а.=25 А; Iн.р.=25 А; Куэ=7;
Iср=Куэ·Iн.р.=7·25 =175 А; Iотк=3 кА.
Iср? Iмгн.=175>150,5 А.
Расчет защитной аппаратуры для остальных электроприемников аналогичен и приведен в таблице 3.
Таблица 3 — Защитная аппаратура для электроприемников
|
Наименование ЭО |
Iн ом |
Iпуск |
Iмгн |
ВА |
Iн.а. |
Iн.р. |
Куэ |
Кут |
Iср |
Iотк |
|
|
Сверлильный станок |
24 |
146 |
160 |
51-25 |
25 |
25 |
7 |
1,35 |
175 |
6 |
|
|
Радиально-сверлильный станок |
18 |
106 |
117 |
51-25 |
25 |
20 |
7 |
1,35 |
140 |
3 |
|
|
Вертикально — фрезерный станок |
10 |
61 |
67 |
51-25 |
25 |
12,5 |
7 |
1,35 |
87,5 |
2,5 |
|
|
Настольно — сверлильный станок |
7 |
40 |
44 |
51-25 |
25 |
8 |
7 |
1,35 |
56 |
2 |
|
|
Резьбонарезный станок |
18 |
109 |
120 |
51-25 |
25 |
20 |
7 |
1,35 |
140 |
3 |
|
|
Горизонтально — фрезерный станок |
24 |
144 |
159 |
51-25 |
25 |
25 |
7 |
1,35 |
175 |
3 |
|
|
Вертикально — фрезерный станок |
18 |
105 |
116 |
51-25 |
25 |
20 |
7 |
1,35 |
140 |
3 |
|
|
Кран — балка |
18 |
109 |
120 |
51-25 |
25 |
10 |
7 |
1,35 |
140 |
3 |
|
|
Вентилятор |
9 |
51 |
56 |
51-25 |
25 |
10 |
7 |
1,35 |
70 |
2,5 |
1.6.2 Выбор защитной аппаратуры для распределительных пунктов
РП-1
Из таблицы 2 ток распределительного пункта №1
Iрп1=30 А.
Электроприемник данного распределительного пункта с наибольшей мощностью — Сверлильный станок 2М112:
Рп = 8 кВт; Ки=0,14; cosц=0,5;
По формуле (32, 34) для данного электроприемника
Iном= 24,3 А; Iпуск= 145,8 А
По формуле (35)
Iмгн.рп= 1,25· (145,8+30-0,14·24,3) = 215,5 А
Для выключателя ВА 51-31-1
Iн.а.=100А; Iн.р.=31,5 А; Ку=10; Iср.расц=Ку·Iн.р.=10·31,5= 315 А; Iотк= 5 кА
РП-2
Из таблицы 2 ток распределительного пункта №2
Iрп2=30 А.
Электроприемник данного распределительного пункта с наибольшей мощностью — Горизонтально — фрезерный станок 675П
Рп = 9,5 кВт; Ки=0,16; cosц=0,6;
По формуле (32, 34) для данного электроприемника
Iном= 24,06 А; Iпуск= 144,3 А
По формуле (35)
Iмгн.рп= 1,25· (144,3+30-0,16·24,3) = 222,7 А
Для выключателя ВА 51-31-1
Iн.а.=100 А; Iн.р.=31,5 А; Ку=7; Iср.расц=Ку·Iн.р.=7·31,5= 220,5 А; Iотк= 5 кА
РП-3
Из таблицы 2 ток распределительного пункта №3
Iрп3= 39 А.
Электроприемник данного распределительного пункта с наибольшей мощностью — Горизонтально — фрезерный станок 675П
Рп = 9,5 кВт; Ки=0,16; cosц=0,6;
По формуле (32, 34) для данного электроприемника
Iном= 24,06А; Iпуск= 144,3А
По формуле (35)
Iмгн.рп= 1,25· (144,3+39-0,16·24,06) = 224,3 А
Для выключателя ВА 51-31-1
Iн.а.=100 А; Iн.р.= 31,5 А; Ку=10; Iср.расц=Ку·Iн.р.=10·31,5= 315 А; Iотк= 5 кА
1.6.3 Выбор защитной аппаратуры объекта
Из таблицы 2 определяем максимальный ток на стороне ВН
Iм = 122,7 А — суммарный ток цеха, А.
Горизонтально — фрезерный станок
По формуле (32, 34) для данного электроприемника
Iном= 24,06А; Iпуск= 144,3А
По формуле (35)
Iмгн.рп= 1,25· (144,3+122,7-0,16·24,06) = 328,9 А
Для выключателя ВА 51-33
Iн.а.=160А; Iн.р.= 125 А; Ку=10; Iср.расц=Ку·Iн.р.=10·125= 1250 А; Iотк= 12,5 кА
1.7 Выбор элементов распределительной сети
К элементам распределительной сети относятся: распределительные пункты, проводниковый материал.
1.7.1 Выбор распределительных устройств
В качестве распределительных устройств используем распределительные шкафы типа ПР 85.
Распределительные шкафы выбираем из справочных данных [2] согласно условиям:
1) номинальный ток распределительного шкафа Iн.ш. должен быть больше или равен току, потребляемому электроприемником, присоединенными к нему Iм РП.
Iн.ш. ? Iм РП; (35)
2) распределительный шкаф должен обеспечивать нужное количество присоединений для электроприемников.
РП-1
Из таблицы 2:
— максимальный расчетный ток РП-1 Iпр1= 30 А
— присоединено 8 трехфазных электроприемников.
Выбираем шкаф ПР85 схема № 029 с параметрами Iн.ш.= 250 А, количество трехфазных присоединений — 10.
РП-2
Из таблицы 2:
— максимальный расчетный ток РП-2 Iпр2= 30 А
— присоединено 9 трехфазных электроприемников.
Выбираем шкаф ПР85 схема № 029 с параметрами Iн.ш.= 250 А, количество трехфазных присоединений — 10.
РП-3
Из таблицы 2:
— максимальный расчетный ток РП-3 Iпр3= 39 А
— присоединен 8 трехфазных электроприемников.
Выбираем шкаф ПР85 схема № 029 с параметрами Iн.ш.= 250 А, количество трехфазных присоединений — 10.
Таблица 4 — Выбор распределительных устройств
|
№ РП |
IРП, А
|
Тип шкафа |
Схема |
Iнш, А
|
Количество трехфазных присоединений |
||
|
nэп |
nприсоед |
||||||
|
1 |
30 |
ПР85 |
029 |
250 |
8 |
10 |
|
|
2 |
30 |
ПР85 |
029 |
250 |
9 |
10 |
|
|
3 |
39 |
ПР85 |
029 |
250 |
8 |
10 |
1.8 Выбор линии электроснабжения
Прокладка кабельных линий осуществляется в трубах.
По условиям прокладки (нормальная среда) удовлетворяют провода марки АПВ для выполнения электроснабжения от распределительного пункта до электроприемника, кабель ВВГнг для линии от шинопровода до распределительного пункта. Данные о проводе АПВ и кабеле берем из таблицы 4.3.23, для кабеля ВВГнг в таблице 4.3.15 [6].
Провод или кабель выбирается из условий:
1) номинальный ток электроприемника, Iном, должен быть меньше, чем допустимый ток проводникового материала, Iдоп.
Iном ? Iдоп (36)
2) падение напряжения не должно превышать ±5%.
Падение напряжения определяется по формуле
?U=·Iном·L·(r0cos+x0sin)/Uн (37)
где Iном — номинальный ток электроприемника, А;
L — длина проводникового материала, м;
r0, x0,- активное, реактивное сопротивление провода, Ом;
cos; sin=- параметр электроприемника;
При выборе кабеля для РП значение cos берем из сводной таблицы расчета нагрузки 2 (колонка 7).
1.8.1 Выбор линии электроснабжения электроприемников
Горизонтально — фрезерный станок 675П (2):
Согласно п.2.3.1 по формуле (30) определен номинальный ток электроприемника Iном=24 А;
По справочным данным [6, таблица 4.3.23] выбираем провод АПВ 5х4 с допустимым током Iдоп = 27 А.
По [2, табл. 1.9.5] определяем активное и реактивное сопротивление для данного провода r0= 7,81 Ом, x0= 0,107 Ом;
Длина провода от распределительного пункта до электроприемника L=8,5м. cosц= 0,6 sinц= 0,8 — параметры электроприемника;
По формуле (37) определяем падение напряжения ?U:
?U=·24·8,5·(7,81·0,6+0,107·0,8)/380= 4,44 %
Выбор и расчет линии электроснабжения для остальных электроприемников аналогичен и приведен в таблице 5.
Таблица 5 — Выбор и расчет линии электроснабжения электроприемников
|
№ |
Наименование электроприемников |
Iном, А |
сечение |
Iдоп, А |
r0 |
x0 |
cosц |
sinц |
L, м |
Uн, В |
?U, % |
|
|
РП1 |
||||||||||||
|
1 |
Сверлильный станок |
24 |
5х4 |
27 |
7,81 |
0,107 |
0,5 |
0,87 |
4,5 |
380 |
2,62 |
|
|
2 |
Сверлильный станок |
24 |
5х4 |
27 |
7,81 |
0,107 |
0,5 |
0,87 |
6 |
380 |
2,62 |
|
|
3 |
Сверлильный станок |
24 |
5х4 |
27 |
7,81 |
0,107 |
0,5 |
0,87 |
2 |
380 |
0,87 |
|
|
4 |
Сверлильный станок |
24 |
5х4 |
27 |
7,81 |
0,107 |
0,5 |
0,87 |
5 |
380 |
2,19 |
|
|
5 |
Радиально — сверлильный станок |
18 |
5х2,5 |
19 |
12,5 |
0,116 |
0,6 |
0,8 |
3,5 |
380 |
2,18 |
|
|
6 |
Радиально — сверлильный станок |
18 |
5х2,5 |
19 |
12,5 |
0,116 |
0,6 |
0,8 |
4,5 |
380 |
2,8 |
|
|
7 |
Вертикально — сверлильный станок |
10 |
5х2 |
15 |
12,5 |
0,116 |
0,6 |
0,8 |
6 |
380 |
2,08 |
|
|
8 |
Настольно — сверлильный станок |
7 |
5х2 |
15 |
12,5 |
0,116 |
0,5 |
0,87 |
6,5 |
380 |
1,57 |
|
|
РП2 |
||||||||||||
|
9 |
Настольно — сверлильный станок |
7 |
5х2 |
15 |
12,5 |
0,116 |
0,6 |
0,8 |
10 |
380 |
2,42 |
|
|
10 |
Настольно — сверлильный станок |
7 |
5х2 |
15 |
12,5 |
0,116 |
0,6 |
0,8 |
10,5 |
380 |
2,54 |
|
|
11 |
Настольно — сверлильный станок |
7 |
5х2 |
15 |
12,5 |
0,116 |
0,6 |
0,8 |
11 |
380 |
2,66 |
|
|
12 |
Резьбонарезный станок |
18 |
5х2,5 |
19 |
12,5 |
0,116 |
0,5 |
0,87 |
6,5 |
380 |
3,39 |
|
|
13 |
Резьбонарезный станок |
18 |
5х2,5 |
19 |
12,5 |
0,116 |
0,5 |
0,87 |
3 |
380 |
1,56 |
|
|
14 |
Резьбонарезный станок |
18 |
5х2,5 |
19 |
12,5 |
0,116 |
0,5 |
0,87 |
8 |
380 |
4,17 |
|
|
15 |
Резьбонарезный станок |
18 |
5х2,5 |
19 |
12,5 |
0,116 |
0,5 |
0,87 |
5,5 |
380 |
2,87 |
|
|
16 |
Горизонтально — фрезерный с станок |
24 |
5х4 |
27 |
7,81 |
0,107 |
0,6 |
0,8 |
8,5 |
380 |
4,44 |
|
|
17 |
Горизонтально — фрезерный с станок |
24 |
5х4 |
27 |
7,81 |
0,107 |
0,6 |
0,8 |
3,5 |
380 |
1,83 |
|
|
РП3 |
||||||||||||
|
18 |
Вертикально — сверлильный станок |
10 |
5х4 |
15 |
12,5 |
0,116 |
0,6 |
0,8 |
8 |
380 |
2,77 |
|
|
19 |
Горизонтально — фрезерный с станок |
24 |
5х4 |
27 |
7,81 |
0,107 |
0,6 |
0,8 |
7,5 |
380 |
3,91 |
|
|
20 |
Вертикально — фрезерный с станок |
18 |
5х2,5 |
19 |
12,5 |
0,116 |
0,65 |
0,76 |
5,5 |
380 |
3,71 |
|
|
21 |
Вертикально — фрезерный с станок |
18 |
5х2,5 |
19 |
12,5 |
0,116 |
0,65 |
0,76 |
2,5 |
380 |
1,68 |
|
|
22 |
Вертикально — фрезерный с станок |
18 |
5х2,5 |
19 |
12,5 |
0,116 |
0,65 |
0,76 |
3,5 |
380 |
2,36 |
|
|
23 |
Кран — балка |
18 |
5х2,5 |
19 |
12,5 |
0,116 |
0,5 |
0,87 |
10,5 |
380 |
5,47 |
|
|
24 |
Вентилятор |
9 |
5х2 |
15 |
12,5 |
0,116 |
0,8 |
0,6 |
6,5 |
380 |
2,69 |
|
|
25 |
Вентилятор |
9 |
5х2 |
15 |
12,5 |
0,116 |
0,8 |
0,6 |
6,5 |
380 |
2,69 |
1.8.2 Выбор линии электроснабжения распределительных пунктов
РП 1
Максимальный ток РП 1 и коэффициент мощности из таблицы 2:
Iрп1= 30 А; cosц=0,6; sinц=0,8
От щитовой до РП1 длина кабеля L= 47 м.
По [6, таблица 4.3.15] выбираем кабель ВВГнг 5х6 с допустимым током
Iдоп = 30 А, медной токоведущей жилой.
Из справочных данных [2, таблица 1.9.5] для кабеля ВВГнг 5х6 активное и реактивное сопротивление r0 = 5,21 Ом, x0= 0,1 Ом;
По формуле (37) определяем падение напряжения ?U
?U=·30·37· (5,21·0,6+0,1·0,8)/380= 20,6 %
Таблица 6 — Выбор и расчет линии электроснабжения РП
|
№ РП |
Iном, А |
сечение |
Iдоп, А |
r0 |
x0 |
cosц |
sinц |
L, м |
Uн, В |
?U, % |
|
|
1 |
30 |
5х6 |
30 |
5,21 |
0,1 |
0,5 |
0,87 |
8 |
380 |
3,91 |
|
|
2 |
30 |
5х6 |
30 |
5,21 |
0,1 |
0,6 |
0,8 |
37 |
380 |
15,95 |
|
|
3 |
39 |
5х10 |
39 |
3,12 |
0,099 |
0,6 |
0,8 |
47 |
380 |
16,3 |
1.8.3 Выбор шинопровода
Шинопровод выбирается по допустимому току, т.е. ток шинопровода должен быть больше, чем ток нагрузки. Максимальный ток, который будет протекать по шинопроводу определяем из таблицы 2.
Iмах= 120,29 А.
Выбираем шинопровод [6, таблица 4.2.1] ШРА 250 с Iш= 250 А.
1.8.4 Выбор троллейных линий
Троллейные провода применяются в крановых грузоподъемных механизмах. Двигатели кранов работают в повторно-кратковременном режиме с низким коэффициентом использования.
Расчет троллейных установок, где в качестве материала применена угловая сталь, может быть произведен методом, который сводится к выбору размеров угловой стали, удовлетворяющих условиям нагрева и допустимой потере напряжения.
Троллейная линия выбирается по условиям:
1) пиковый ток крановых двигателей, Iпик, А, должен быть меньше чем допустимый ток проводника, в качестве которого выбрана угловая сталь, Iном у, А.
Iпик ? Iном у; (38)
2) потеря напряжения при использовании угловой стали не превышает 10%
?U ? 10% (39)
Пиковый ток крановых двигателей, Iпик, А, определяется по формуле
Iпик = Iпуск + (Iмах — Iном) (40)
где Iном — номинальный ток самого мощного кранового двигателя, А;
Iпуск — пусковой ток кранового двигателя, А;
Iмах — максимальный ток активной нагрузки, А.
Номинальный ток кранового двигателя, Iном, А.
Iном = (41)
где Рпв — мощность кранового двигателя в повторно — кратковременном режиме, кВт;
ПВ — коэффициент кратковременности, %;
U — напряжение сети, обычно 380В;
cosц — коэффициент мощности кранового двигателя (для кранов малой грузоподъемности cosц = 0,45ч0,5; для кранов большой грузоподъемности — cosц = 0,6).
Пусковой ток кранового двигателя, Iпуск, А, определяется от четырех до пяти номинальных токов кранового двигателя
Iпуск = (4 — 5)· Iном (42)
Максимальный ток активной нагрузки определяется
Iмах = (43)
РПВ — мощность кранового двигателя в повторно — кратковременном режиме, кВт,
РДВ= РПВ·- мощность кранового двигателя в длительном режиме, кВт; k — коэффициент спроса, определяемый по рис.1 в зависимости от режима работы и числа двигателей nд, установленных на кране;
tgц = (44)
Рис. 1 Коэффициент спроса k для крановых установок в зависимости от режима работы: 1-тяжелый, 2- средний, 3 — легкий.
Потеря напряжения определяется по формуле
?U = m·Iмах·k3·L (45)
где m — удельная потеря напряжения, зависящая от размеров угловой стали и ее номинального тока;
Iмах — максимальный ток активной нагрузки, определяемый по формуле (43), А;
k3 — коэффициент загрузки, при питании от одной троллейной линии одного крана k3 = 1, при питании двух кранов k3 =0,8, при трех k3 = 0,7;
L — длина троллеи, определяемая по планировке участка, м.
Троллея крана из угловой стали 50х50х5
Iном=24 А
Iпуск= 5·24=120 А
Iмах==19 А
Iпик = 120+ (19-24)=115 А
?U = 0,09 · 19· 1 ·0,3=1,71 %
1.9 Выбор трансформатора
Трансформатор выбираем по активной расчётной нагрузке
Sт= (46)
где Рм — максимальная активная мощность, кВт, (таблица 2);
в — коэффициент загрузки трансформатора, зависящий от категорийности ЭП цеха (в=1 для III категории, 0,9 — для II категории и 0,7 — для I категории);
N — число трансформаторов (N=1 для II и III категории и N=2 для I категории).
Определяется реактивная мощность Qт, которую можно передать через трансформатор
Qт= (47)
где Sт — полная мощность выбранного трансформатора, кВА;
в — коэффициент загрузки трансформатора;
N- количество трансформаторов, зависящее от категорийности электроприемников объекта;
Рм — максимальная активная мощность, кВт, 1,1 — коэффициент учитывающий по ГОСТ 14209-85 допустимую нагрузку трансформатора в течении смены.
Определяется мощность низковольтных компенсаторов на шинах 0,4 кВ по формуле
Qкн=Qр-Qт, кВар (48)
Если величина Qкн окажется отрицательной, то установка батареи не требуется.
Трансформатор выбирается по активной максимальной нагрузке по формуле (46)
Sт=60,63/0,9·1= 67,37 кВА
где 0,9 — для II категории электроснабжения;
Выбираем трансформатор ТМ 100 10/0,4
Определяется реактивная мощность, которую можно передать через трансформатор по формуле (47)
Qт== 27,79 кВАр
Определяется мощность низковольтных компенсаторов на шинах 0,4 кВ по формуле (48)
Qкн=44-28= 16 кВАр
Установка низковольтных компенсаторов не требуется.
1.10 Расчет токов короткого замыкания
Рассчитывая токи короткого замыкания необходимо: составить расчетную схему и схему замещения.
Схема замещения состоит из эквивалентных сопротивлений элементов расчетной схемы.
Трансформатор имеет эквивалент — активное и реактивное сопротивление Rт, Хт.
Выключатели — активное RSF и реактивное XSF сопротивление и активное сопротивление переходных контактов RП.SF.
Для определения токов КЗ используем следующие соотношения:
а) 3-фазного, кА:
I(3)=, (49)
где Un— линейное напряжение в точке КЗ, кВ;
ZK— полное сопротивление до точки КЗ, Ом.
б) 2- фазного, кА:
I(2) =· I(3) =0,87· I(3); (50)
в) 1- фазного, кА:
I(1)=, кА (51)
где U(1)— фазное напряжение в точке КЗ, кВ;
Zn— полное сопротивление петли до точки КЗ, Ом;
Zт(1)— полное сопротивление трансформатора однофазному КЗ, Ом.
г) 3- фазного ударного тока, кА:
i(3)y =, (52)
где Ку— ударный коэффициент, определяется по графику [2, график 1.9.1]
Ку=F (53)
где Rk, Xk — суммарное активное и реактивное сопротивление до точки КЗ.
д) 2- фазного ударного тока, кА:
i(2)y=·Ку·I(2), кА. (54)
е) действующее значение ударного тока, кА:
Iy=qIK(3) (55)
где q — коэффициент действующее значение ударного тока.
q= (56)
Проводниковый материал — активное Rл и реактивное Хл сопротивление, определяемое по формулам
Rл=rо·L (57)
Хл=хо·L (58)
где rо, хо — активное и реактивное сопротивление линии, мОм;
L — длина линии, м.
Удельное активное сопротивление петли «фаза-нуль» R0П определяется для любых линий по формуле
R0П = 2r0, (59)
где r0 — удельное значение сопротивление линии, мОм/м.
1.10.1 Расчет токов короткого замыкания
Из рисунка определяем эквивалентные сопротивления для элементов схемы.
Iс===5.8 А
Рисунок 2
Сопротивление системы:
Наружная ВЛ АС-5х2,5, Iдоп=19 А.
x0=0,4 Ом/км, [2, стр. 60]
Х’с=х0*Lc=0,4*5=2 Ом;
r0= ==13,33 Ом/км; [2, стр. 60 ]
R’c= r0* Lc =13.33*5=66,65 Ом;
Сопротивление приводим к НН:
Rc= R’c=66,65**103=106,64 мОм;
Хc= Х’c=2**103=3,2 мОм.
Точка К1
Сопротивления до точки К1.
Сопротивление трансформатора ТМ 100
Rт =31,5 мОм;
Xт= 64,7 мОм;
Z(1)т= 779 мОм.
Переходное сопротивление первой ступени распределения Rс1 = 15 мОм.
Для выключателя ВА 51-33 с номинальным током Iном=160 А.
R1SF = 0,7 мОм;
X1SF = 0,7 мОм;
Rп1SF =0,7 мОм.
Для первой ступени распределения коэффициент ударного тока Ку=1,2.
Находим значения полного сопротивления схемы замещения до точки К1
УR1= Rс +Rт+ RS1F+ RП1SF+ RС1=106,64+31,5+0,7+0,7+15= 154,54 мОм.
УX1= Xс +Xт + X1SF= 3,2+64,7+0,7=68,6мОм
Z1== 169,1мОм.
Ку1=F=F(2,2)=1,0
q1==1
По формуле (49)
I(3)= = 400 / (1,73*169,1) = 1,37 кА;
= I(3) * Ку = 1,37 *1=1,37 кА
По формуле (50)
I(2) =* I(3) =0,865*1,37 = 1.19 кА;
По формуле (52)
iу(3)=1,4*Ку* I(3) = 1,4*1*1,37 =1,92кА;
По формуле (54)
iу(2)=1,7Ку* I(2) =1,7*1*1,19=3,4 кА;
По формуле (51)
I(1)= =220/(15+779/3)=0,8 кА.
Для других точек короткого замыкания расчет аналогичен с добавлением соответствующих сопротивлений следующих элементов схемы.
Точка К2
Для шинопровода ШРА 73 с номинальным током Iном=250А
Rш=r0*L=6*0,21=1,26 мОм;
Xш = хо*L=6*0,21=1,26 мОм.
Для кабеля ВВГнг 5х10 длиной 28 м.
Rк =r0*L=3,09*28=86,52 мОм;
Xк = хо*L=0,099*28=2,8 мОм.
Для выключателя РП-3 ВА 51-31-1 с номинальным током Iном=100 А
RSF2 = 1,3 мОм;
XSF2 = 1,2 мОм;
RпSF2 =0,75 мОм
Переходное сопротивление второй ступени распределения:
Rс2 = 20 мОм.
Находим значения полного сопротивления схемы замещения до точки К2
R2= R1+Rш+RSF2+ RПSF2 +Rк+RС2 =154,54 +1,26+1,3+0,75+86,52+20=264,37 мОм
X2= X1 +Хш+ XSF2 +Xк=68,6+1,26+1,2+2,8=73,86 мОм
Ку2=F=F(3,6)=1,0
q2==1
По формуле (49)
I(3)= = 380 / (1,73*274,5) = 0,8 кА;
= I(3) * Ку = 0,8 *1=0,8 кА
По формуле (50)
I(2) =* I(3) =0,865*0,8 = 0,69 кА;
По формуле (52)
iу(3)=1,4*Ку* I(3) =1,4*1*0,8 =1,12 кА;
По формуле (54)
iу(2)=1,7Ку* I(2)=1,7*1*0,69=1,17 кА;
По формуле (51)
Iпо(1)= =220/(194,7+779/3)=0,48 кА.
Zпо===194,7
Rп2=Rc1+Rпкл1+Rпш+Rс2=15+173,4+1,26+20=194,66 мОм;
Хп2=Хпкл1+Хпш=1,26+2,8=4,06 мОм;
Rпкл1 =2r0*L=2*3,09*28=173,04 мОм;
Xпкл1 = хо*L=0,099*28=2,8 мОм
Точка К3
Для выключателя электроприемника Мостовой кран КМ 10 ВА 51-31 с номинальным током Iном=100А
RSF3 = 1,3 мОм;
XSF3= 1,2 мОм;
RпSF3 =0,75 мОм
Для провода АПВ 5х6 длиной 8 м.
Rп =r0*L=5,21*8= 41,68 мОм;
Xп = х0*L= 0,1*8= 0,8 мОм;
Переходное сопротивление третьей ступени распределения Rс3 = 25 мОм.
R3= R2+ RП + RSF3+RПSF3+Rс3 = 264,37 +41,68+1,3+0,75+25=333,1 мОм.
X3= X2 + XSF3+XП=73,86 +1,2+0,8=75,86 мОм;
Ку3=F=F(4,4)=1,0
q3==1
По формуле (49)
I(3)= = 380 / (1,73*341,6) = 0,64 кА;
= I(3) * Ку = 0,64 *1=0,64 кА
По формуле (50)
I(2) =* I(3) =0,865*0,64 =0,55 кА;
По формуле (52)
iу(3)=1,4*Ку* I(3) =1,4*1*0,64 =0,9 кА;
iу(2)=1,7Ку* I(2)=1,7*1*0,55=0,94 кА;
По формуле (51)
Iпо(1)==220/(278,06+779/3)=0,4
Zпо===278,06
Rп3=Rп2+Rпкл2 =194,66 +83,36=278,02 мОм;
Хп3= Хп2+Хпкл2+ =4,06 +0,8=4,86 мОм;
Rпкл2 =2r0*L=2*5,21*8= 83,36 мОм;
Xпкл2 = хо*L=0,1*8= 0,8 мОм;
Таблица 7 — Сводная таблица токов короткого замыкания
|
R, мОм |
X, мОм |
Z, мОм |
Kу |
q |
I (3), кА |
КуI (3), кА |
I (2), кА |
i (3), кА |
i (2), кА |
I (1), кА |
|||
|
К1 |
154,54 |
68,6 |
169,1 |
2,2 |
1,0 |
1 |
1,37 |
1,37 |
1.19 |
1,92 |
3,4 |
0,8 |
|
|
К2 |
264,37 |
73,86 |
274,5 |
3,6 |
1,0 |
1 |
0,8 |
0,8 |
0,69 |
1,12 |
1,17 |
0,48 |
|
|
К3 |
333,1 |
75,86 |
341,6 |
4,4 |
1,0 |
1 |
0,64 |
0,64 |
0,55 |
0,9 |
0,94 |
0,4 |
1.10.2 Проверка элементов распределительной сети по токам короткого замыкания
Выбор автоматических выключателей проверяют по двум условиям:
1. На надежность срабатывания:
Ik(1) ? 3 Iнр, (60)
где Ik(1) -однофазный ток короткого замыкания в рассматриваемой точке, кА;
Iнр — номинальный ток расцепителя выключателя в заданной точке.
2. На отключающую способность:
Iоткл > Iк(3)Кс, (61)
где Iоткл — ток отключения выключателя в заданной точке, кА:
Iк(3) — трехфазный ток короткого замыкания, кА;
Кс — коэффициент учитывающий влияние электрической дуги на короткое замыкание, определяемый из чертежа 16 ГОСТ 28249-89
Проверка выключателя SF1
Для выключателя SF1 ВА 51-33:
Iнр=160А;
1. 3Iнр = 3*160=480А; Ik1(1)= 0,8 кА; 0,8 кА > 480А;
2. Iк(3)Кс =1,4*1,37= 1,92 кА; 12,5кА > 1,92 кА.
Проверка выключателя SF2
Для выключателя SF2 ВА 51-31:
Iнр=31,5 А
1. 3Iнр = 3*31,5=94,5А; Ik2(1)= 0,48 кА; 0,48 кА > 94,5 А;
2. Iк(3)Кс =1,4*0,8=1,12 кА; 1,12 кА < 6 кА.
Проверка выключателя SF3
Для выключателя SF3 ВА 51-31:
Iнр= 31,5 А
1. 3Iнр = 3*31,5=94,5 А; Ik3(1) = 0,4 кА; 0,4 кА > 94,5 А;
2. Iк(3)Кс =1,4*0,64= 0,9к А; 6 кА > 0,9 кА.
Согласно условиям (60, 61) выключатели выбраны верно.
1.11 Расчет заземляющего устройства
Рассчитать заземляющее устройство (ЗУ) в электроустановках с изолированной нейтралью значит выбрать вид заземляющего устройства, заземляющие электроды, рассчитать их количество и сопротивление, разместить внешний контур заземления на планировке участка.
Расчет заземляющего устройства производим в следующем порядке.
1. Выбирают вертикальный и горизонтальный электрод, его длину L, м;
2. Расстояние между электродами а, м.
3. Выбирают климатическую зону, глубина заложения заземлителей t, м.
4. Выбирают вид заземляющего устройства.
5. Определяют расчетное сопротивление одного вертикального электрода по формуле
rв=0,3сКсез.в (62)
где rв — сопротивление одного вертикального электрода, Ом;
с — удельное сопротивление грунта, Ом·м.
Ксез.в — коэффициент сезонности для вертикального электрода
6. Определяют предельное сопротивление совмещенного ЗУ по формуле
Rзу ? (63)
где Rзу — требуемое сопротивление совмещенного ЗУ для напряжения 380В. (Rзу ? 4 Ом)
Iзу — требуемый ток замыкания совмещенного ЗУ.
Iзу = (64)
где Vн— номинальное напряжение сети, кВ
Lкл Lвл — длина кабельных и воздушных электрически связанных линий, км
6. Определяем количество вертикальных электродов без учета экранирования по формуле
N’вр= , (65)
Определяем коэффициент использования вертикального электрода зв по справочным данным [2, таблица 1.13.5].
С учетом экранирования количество вертикальных электродов определяется по формуле
Nвр= , (66)
где зв — коэффициент использования вертикального электрода.
7. Определяем длину ЗУ LЗУ по формуле
LЗУ = а·(Nв-1), (67)
где а — расстояние между электродами, м;
8. Определяем уточненные значения сопротивлений вертикальных Rв и горизонтальных Rг электродов по формулам:
Rв=, (68)
Rг= (69)
где rв— сопротивление одного вертикального электрода, Ом;
Nвр — количество вертикальных электродов, шт.;
зв — коэффициент использования вертикальных электродов;
зг — коэффициент использования горизонтального электрода;
с — удельное сопротивление грунта;
Ксез.г — коэффициент сезонности для горизонтального электрода;
LЗУ — длина ЗУ;
b — ширина горизонтального электрода, полосы, мм;
t — глубина заложения, м.
9. Определяем фактическое сопротивление ЗУ Rзу.ф по формуле
Rзу.ф=, (70)
где Rв— уточненные значения сопротивлений вертикальных электродов, Ом;
Rг — уточненные значения сопротивлений горизонтального электрода, Ом.
10. Вывод о эффективности ЗУ.
Принимаем исходные данные:
1. Выбираем заземляющие электроды:
вертикальный электрод — уголок стальной 75х75; длина вертикального заземлителя: L= 3 м
горизонтальный электрод — полоса стальная 40х4; Грунт — суглинок с=100 Ом*м;
2. Климатическая зона II. Ксез.в= F(верт., II) = 1,7; глубина заложения t = 0,5 м, Lкл = 10 км, Lвл = 5 км.
где Lкл — длина кабельных линий, км;
Lвл — длина воздушных линий, км.
3. Применяем рядный вид заземляющего устройства.
4. Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода по формуле (62)
rв=0,3сКсез.в=0,3*100*1,7=51 Ом
5. Определяется предельное сопротивление совмещенного ЗУ по формуле (63)
Rзу ? ==23,65 Ом
Iзу = ==5,29 А
Требуемое по НН Rзу2 ? 4 Ом на НН, р < 100 Ом· м, то для расчета принимается максимальное значение Rзу2=4 Ом
6. Определяется количество вертикальных электродов без учета экранирования (расчетное) по формуле (65)
N1вр=12,75=13
Тогда коэффициенты использования при а/L=1 зв=0,63; зг=0,71
С учетом экранирования по формуле (66)
Nвр===20,63=21
Тогда по справочным данным [2, таблица 1.13.5] уточняем зв=0,59; зг=0,62.
7. Определяем длину ЗУ LЗУ по формуле (67)
LЗУ = а·(Nвр-1)=3·(21-1)=60 м.
8. Определяются уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов по формулам (68, 69)
Rг==*lg()=7,04 Ом
Rв===3,85 Ом
8. Определяется фактическое сопротивление ЗУ по формуле (70)
Rзу.ф===2,49 Ом
9. Rзу.ф(2,52) ? Rзу (4) следовательно, ЗУ эффективно.
ЗУ объекта состоит из:
вертикальных электродов (уголок стальной 75х75;)
Число электродов Nвр=21.
Длина электродов Lвр=3.
Глубина заложения t= 0,5 м,
Расстояние между вертикальными электродами а= 3м
Контур горизонтальный электрод-полоса стальная 40х4 длиной 60 м.
1.12 Выбор измерительной аппаратуры
В соответствии с п.1.5.1 7 ПУЭ выбираем трансформатор тока
РП1 Трансформатор тока ТВЛМ-10 30/5 номинальный класс точности 0,5/Д
IРП1= 27,35А; IН = 30 А
РП2 Трансформатор тока ТВЛМ-10 30/5 номинальный класс точности 0,5/Д
IРП2= 26,95А; IН = 30 А
РП3 Трансформатор тока ТВЛМ-10 40/5 номинальный класс точности 0,5/Д
IРП3= 33,32А; IН = 40 А
Трансформатор тока ТВЛМ-10 150/5 номинальный класс точности 0,5/Д
IОБ= 120,29А; IН = 150 А
электрический трансформатор замыкание ток
Заключение
В данном курсовом проекте была спроектирована схема электроснабжения инструментального участка цеха по изготовлению измерительного и режущего инструментов.
Расчёт силовой нагрузки был выполнен методом упорядоченных диаграмм (коэффициента максимума).
Освещение было рассчитано методом коэффициента использования светового потока. На участке применяются светильники ЛСП 02 в количестве 68 шт. с люминесцентными лампами ЛД — 65 в количестве 136 шт. мощностью Рл=65 Вт. Для аварийного освещения выбирают светильники DL-11 в количестве 10 шт.
В качестве защитной аппаратуры были выбраны выключатели серии ВА.
Для проверки выбора защитной аппаратуры был проведен расчёт токов короткого замыкания.
В качестве распределительных устройств используем распределительные шкафы типа ПР 85 схема № 023, 0,11.
Для выполнения электроснабжения от распределительного пункта до электроприемника выбраны провода марки АПВ с алюминиевой жилой и кабель ВВГнг с медной жилой для линии от шинопровода до распределительного пункта.
На участке используется шинопровод ШРА 73 (250 А).
Для электропитания участка выбран трансформатор ТМ 100 10/0,4 мощностью Sт = 100 кВА.
В качестве внешнего заземляющего устройства используется 9 вертикальных электродов (уголок стальной 75х75; глубина заложения 0,5 м), горизонтальный электрод — полоса стальная 40х4 длиной 32 м.
Цели и задачи курсового проекта выполнены.
Список использованных источников
ПУЭ-СПб: Издательство ДЕАН, 2001. — 928с.
Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. — М.: ФОРУМ-ИНФРА-М, 2003 г. — 214с.
Методические указания по выполнению курсового проекта по дисциплине Электроснабжение отрасли, 2006.
Методическое пособие по курсовому и дипломному проектам. — Нижний Новгород.: ТАЛАМ, 2001. — 208 с.
Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. — М.: Высшая школа. 2002. — 256 с.
Ганенко А.П., Лапсарь М. И. Оформление текстовых и графических материалов при подготовке дипломных проектов, курсовых и письменных экзаменационных работ (требования ЕСКД).- М, 2005.
