Разработка внутрицехового электроснабжения цеха нестандартного оборудования

СОДЕРЖАНИЕ

электроснабжение цех нагрузка потребитель

Введение

.Определение мощности электрических приемников и выбор электродвигателей

.Выбор пусковой и защитной аппаратуры. Расчет ответвлений к электроприемникам

.Разработка схемы цехового электроснабжения

.Определение расчетных электрических нагрузок потребителей цеха

.Расчет внутрицеховой электрической цепи и выбор электрооборудования

Заключение

Список используемых источников

ВВЕДЕНИЕ

Электроэнергетика более чем какая-нибудь другая отрасль народного хозяйства определяет уровень экономического развития страны. Так, связи с этим в настоящее время эта отрасль широко развивается, и как составляющая ее, система электроснабжения промышленных предприятий.

Под системой электроснабжения понимается совокупность электроустановок, предназначенных для обеспечения потребителей электроэнергией.

Системы электроснабжения, обеспечивая электрической энергией, промышленные объекты оказывают существенное влияние на работу электроприводов, осветительных, преобразовательных установок и, в конечном счете, на производственный процесс в целом.

Надежное и экономичное снабжение электроприемников электроэнергией требуемого качества - необходимое условие нормального функционирования любого промышленного предприятия. В связи с этим специалисты в области электроснабжения должны иметь глубокие знания целого комплекса вопросов проектирования электроустановок промышленных объектов. Знать основы проектирования весьма важно, так как именно в проекте формируется структура системы электроснабжения и закладываются основные свойства, определяющие её технические, эксплуатационные и экономические показатели.

Целью данного курсового проекта является разработка внутрицехового электроснабжения цеха нестандартного оборудования.

Задачей курсового проекта является приобретение навыков выполнения схем электроснабжения удовлетворяющих требованиям надежности, экономичности, гибкости, безопасности систем электроснабжения и условиям окружающей среды помещений; выполнения расчетов электрических нагрузок на ПЭВМ.

При проектировании внутрицехового электроснабжения цеха необходимо произвести выбор:

защитной и пусковой аппаратуры;

питающих кабелей и проводов;

распределительных шинопроводов и шкафов;

ЦТП или ВРУ;

В графической части проекта выполнены чертежи плана цеха с электрической сетью и распределительная схема электрической сети цеха.

1.ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЩНОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРИЕМНИКОВ И ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Электропривод для приводов производственных механизмов выбирается по мощности, напряжению, режиму работы, частоте вращения и условиям окружающей среды. Основным условием выбора электродвигателя является соответствие между его мощностью и мощность производственного механизма:

(1.1)

где - установленная мощность станка, кВт;

- номинальная мощность электродвигателя, кВт.

Кроме этого номинальное напряжение электродвигателя должно соответствовать напряжению сети:

(1.2)

где - номинальное напряжение электродвигателя, кВ;

- напряжение сети, кВ.

Важной задачей при выборе двигателя является определение технических условий, в которых будут работать двигатели. В цеху нестандартного оборудования условия окружающей среды нормальные, поэтому применяем двигатели со степень защиты IP44.

Рассмотрим в качестве примера выбор электродвигателя для привода станка испытания наждачных точил с =10 кВт. Выбираем электродвигатель 4А132М2У3. Данные двигателя: =11 кВт, =88%, =0,9, =7,5. Для остальных электроприемников цеха выбор электродвигателей осуществляется аналогично. Определим номинальный ток двигателя:

А

Определяем пусковой ток, А:

iп=21,127?7,5=158,5 А.

Полученные результаты приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Выбор электродвигателей

№эпНаименованиеРуст, кВтТип ЭДРном,кВтCos?н?нКпIном,АIпуск,А1Оплеточный станок5,54А100L2Y35,50,910,8757,510,5071278,803372Станок испытания наждачных точил104A132M2Y3110,90,887,521,127158,45253Отрезной станок1,14A71B2Y31,10,870,7755,52,48165913,649124Шлифовальный станок5,54А100L2Y35,50,910,8757,510,5071278,803375Зубофрезерный станок34A90L2Y330,880,8456,56,13694439,890146Долбежный станок5,54А100L2Y35,50,910,8757,510,5071278,803377Токарный станок104A132M2Y3110,90,887,521,127158,45258Вертикально-фрезерный станок7,54A112M2Y37,50,880,8757,514,81634111,12259Токарный станок104A132M2Y3110,90,887,521,127158,452510Фрезерный станок5,54А100L2Y35,50,910,8757,510,5071278,8033711Шлифовальный станок5,54А100L2Y35,50,910,8757,510,5071278,8033712Круглошлифовальный станок7,54A112M2Y37,50,880,8757,514,81634111,122513Плоскошлифовальный станок9,64A132M2Y3110,90,887,521,127158,452514Продольно-строгальный станок174A160M2Y318,50,920,885734,56296241,940715Строгальный станок104A132M2Y3110,90,887,521,127158,452516Сверлильный станок34A90L2Y330,880,8456,56,13694439,8901417Заточной станок34A90L2Y330,880,8456,56,13694439,8901418Сварочный трансформатор22 0,4 183,6683,6619Вентилятор вытяжной104A132M2Y3110,90,887,521,127158,452520Камерная печь8 112,16912,16921Моечная машина8,64A132M2Y3110,90,887,521,127158,452522Отпускная печь18 127,3827,3823Пресс2,24A80B2Y32,20,870,836,54,63442330,1237524Сушильный шкаф4,2 16,396,392.ВЫБОР ПУСКОВОЙ И ЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ. РАСЧЕТ ОТВЕТВЛЕНИЙ К ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКАМ

.1Выбор автоматических выключателей

Для защиты электродвигателей, приводов, кабелей и шинопроводов от воздействия больших токов в сетях до 1 кВ, применяются плавкие предохранители и автоматические выключатели, разрывающие цепь тока когда его значения становится недопустимым для дальнейшей работы сети или ее элементов.

В данном курсовом проекте для защиты электроприёмников от КЗ и перегрузок применяют автоматические выключатели, как более совершенные защитные аппараты, рассчитанные на быстрое повторное включение. Автоматические выключатели отключают сразу три фазы, что препятствует возникновению неполнофазных режимов работы электрооборудования.

Выбор автоматических выключателей выполняют по двум условиям:

1.

(2.1)

где - номинальный ток автоматических выключателей, А;

- номинальный ток расцепителя, А;

- расчетный ток защищаемой цепи, А.

В качестве для одиночных электроприемников принимается номинальный ток этих приемников.

2.(2.2)

где - ток срабатывания расцепителя, А

- пиковый ток защищаемой цепи, А.

В качестве примера рассмотрим выбор автоматических выключателей для токарного станка.

Определяем номинальный ток двигателя:

(2.3)

где - номинальная мощность электроприемника, Вт;

- номинальное напряжение, В;

- номинальный коэффициент мощности;

- номинальное КПД приемника.

.

Определим ток кратковременной перегрузки:

(2.4)

где - номинальный ток двигателя, А;

- кратность пускового тока.

.

Выбираем автоматический выключатель серии ВА 51-25 с номинальным током автомата и номинальным током расцепителя .

Определяем расчетное значение кратности пусковой отсечки:

.

Принимаем стандартное значение , тогда ток срабатывания расцепителя:

.

Проверяем невозможность срабатывания автомата при пуске двигателя:

,

.

То есть условие выполняется

Для остальных электроприемников выбор автоматических выключателей выполняется аналогично, полученные результаты приведены в таблице 2.1

Выбор сечений проводников выполняется по двум условиям:

1.(2.5)

2.(2.6)

где - длительно допустимый ток, А;

- расчетный ток линии, А;

- кратность длительно допустимого тока по отношению к номинальному току срабатывания защитного аппарата;

В качестве примера рассмотрим выбор сечения проводника для токарного станка.

,

.

Выбираем провод марки АПВ 5(1х6) с . Прокладку проводов осуществляем под полом цеха в пластмассовых трубах, диаметр которых выбираем в зависимости от сечения провода. Для остальных электроприемников выбор проводов аналогичен и представлен в таблице 2.1. Для питания сварочных трансформаторов и печей сопротивления выбираем кабель марки.

Выбор магнитных пускателей с тепловым реле производится по следующим условиям:

1.

2.

Приведем пример выбора для токарного станка

.25>21.1

2.25>1.05*21.1

Выбираем магнитный пускатель типа ПМЛ-223002 с и тепловое реле марки ТРН-25 с Для остальных электроприемников выбор пускателей и тепловых реле аналогичен и представлен в таблице 2.1.

Таблица 2.1 - Результаты выбора аппаратов

№НаименованиеS(P)ном, МВА(кВт)IнIпМПАвтоматический выключательПроводкаТипIн, АТепловое релеТипIнIтр IэтКтТипIдл.доптипIср1Оплеточный станок5,510,578,8ПМЛ-22300225ТРН-2516ВА 51-252512,57АПВ-5(1х2,5)19А2Станок испытания наждач. точил1121,1158,5ПМЛ-22300225ТРН-2525ВА 51-2525257АПВ-5(1х6)30А3Отрезной станок1,12,513,7ПМЛ-12100210ТРН-103.2ВА 51-25253,1514АПВ-5(1х2,5)19А4Шлифовальный станок5,510,578,8ПМЛ-22300225ТРН-2516ВА 51-252512,57АПВ-5(1х2,5)19А5Зубофрезерный станок36,139,9ПМЛ-12100210ТРН-108ВА 51-25256,37АПВ-5(1х2,5)19А6Долбежный станок5,510,578,8ПМЛ-22300225ТРН-2516ВА 51-252512,57АПВ-5(1х2,5)19А7Токарный станок1121,1 158,5ПМЛ-22300225ТРН-2525ВА 51-2525257АПВ-5(1х6)30А8Вертикально-фрезерный станок7,514,8111,1ПМЛ-22300225ТРН-2516ВА 51-25251610АПВ-5(1х2,5)19А9Токарный станок1121,1158,5ПМЛ-22300225ТРН-2525ВА 51-2525257АПВ-5(1х6)30А10Фрезерный станок5,510,578,8ПМЛ-22300225ТРН-2516ВА 51-252512,57АПВ-5(1х2,5)19А11Шлифовальный станок5,510,578,8ПМЛ-22300225ТРН-2516ВА 51-252512,57АПВ-5(1х2,5)19А12Кругло-шлифовальный станок7,514,8111,1ПМЛ-22300225ТРН-2516ВА 51-25251610АПВ-5(1х2,5)19А13Плоскошлифовальный станок1121,1158,5ПМЛ-22300225ТРН-2525ВА 51-2525257АПВ-5(1х6)30А14Продольно-строгальный станок18,534,6241,9ПМЛ-32100240ТРН-4040ВА 51-31100407АПВ-5(1х16)55А15Строгальный станок1121,1158,5ПМЛ-22300225ТРН-2525ВА 51-2525257АПВ-5(1х6)30А16Сверлильный станок36,139,9ПМЛ-12100210ТРН-108ВА 51-252587АПВ-5(1х2,5)19А17Заточной станок36,139,9ПМЛ-12100210ТРН-108ВА 51-252587АПВ-5(1х2,5)19А18Сварочный трансформатор 2283,783,7ВА 51-311001003АВВГ-5(1х25)11519Вентилятор вытяжной1121,1158,5ПМЛ-22300225ТРН-2525ВА 51-2525257АПВ-5(1х6)30А20Камерная печь 812,212,2ВА 51-31100163АВВГ-5(1х2,5)2921Моечная машина1121,1158,5ПМЛ-22300225ТРН-2525ВА 51-2525257АПВ-5(1х6)30А22Отпускная печь 1827,427,4ВА 51-3110031,53АВВГ-5(1х4)3823Пресс2,24,630,1ПМЛ-12100210ТРН-106ВА 51-25256,37АПВ-5(1х2,5)19А24Сушильный шкаф 4,26,46,4ВА 51-252587АВВГ-5(1х2,5)29

3.РАЗРАБОТКА СХЕМЫ СИЛОВОЙ СЕТИ ЦЕХА

Питание электроприемников может осуществляться следующими способами:

·по радиальной схеме;

·по магистральной схеме;

·по смешанной схеме;

·по замкнутой сетке.

Выбор схемы питания электроприемников цеха зависит от следующих условий:

территориального расположения;

потребителей относительно источника питания, а также относительно друг друга;

величины установленной мощности отдельных электроприемников и цеха в целом;

требований надежности электроснабжения.

Радиальная схема применяется в тех случаях, когда в цехе предприятия стационарно установлены электроприемники большой единичной мощности или когда электроприемники малой единичной мощности распределены по цеху неравномерно и сосредоточены на отдельных участках.

К достоинствам радиальной схемы питания относятся:

§высокая надежность электроснабжения;

§удобства эксплуатации.

К недостаткам радиальной схемы питания относятся:

§большое число питающих линий;

§увеличение протяженности сети;

§увеличенное число коммутационных и защитных аппаратов, установленных на распределительном щите.

Магистральная схема питания находит применение при равномерно распределенных по площади цеха нагрузках.

К достоинствам магистральной схемы питания относятся:

·небольшое количество отходящих линий;

·уменьшение габаритов распределительных устройств;

·уменьшение расхода цветных металлов.

Недостатки магистральной схемы питания - она менее надежна и менее удобна в эксплуатации.

В чистом виде обе схемы питания применяются довольно редко, и сеть выполняется смешанной с присоединением потребителей в зависимости от места их расположения, характера производства и условий окружающей среды.

Рисунок 3.1 - Схема питания цеховой сети

Как видно из рисунка 1 для питания групп 2-6 выбрана радиальная схема питания, так как этот вариант наиболее надежный, а для групп 1 выбрана магистральная схема - это обосновано экономическими соображениями.

4.ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЦЕХА

Таблица 4.1 - Разбиение элекроприемников на группы

№ группы№ ЭП на планеНаименование электроприёмника 116Сверлильный станок2Станок испытания наждачный точил17Заточной станок18Сварочный трансформатор19Вентилятор вытяжной 221Моечная машина20Камерная печь15Строгальный станок23Пресс36Долбежный станок1Оплеточный станок 415Строгальный станок13Плоскошлифовальный станок20Камерная печь22Отпускная печь7Токарный станок 51Оплеточный станок6Долбежный станок11Шлифовальный станок24Сушильный шкаф5Зубофрезерный станок 611Шлифовальный станок9Токарный станок8Вертикально-фрезерный станок12Круглошлифовальный станок13Плоскошлифовальный станок14Продольно-строгальный станок10Фрезерный станок

Алгоритм расчёта по методу упорядоченных диаграмм рассмотрим на примере.

Расчёт электрических нагрузок для группы 3.

Определяем установленную мощность ЭП, Руст:

(4.1)

Определяем групповой коэффициент использования, Ки:

(4.2)

Определяем эффективное число ЭП в группе, nэ:

(4.3)

По номограммам определяем коэффициент расчётной активной нагрузки, Кр:

Кр = f(Ки; nэ; То); (4.4)

где То=10 мин - для цеховых электрических сетей выполненных распределительными шкафами;

То=2,5 ч - для определения расчётной нагрузки на магистральных шинопроводах, ВРУ, ЦТП.

Кр=2,528.

Определяем расчётную активную нагрузку, Рр:

Рр=Кр·Ки·Руст , (4.5)

Рр=2,528·0,14·22=7,78кВт.

Определяем расчётную реактивную нагрузку, Qр:

- при То=10мин

(4.5)

где Kp - коэффициент расчётной реактивной нагрузки;

при , (4.6)

при

- коэффициент реактивной мощности i-го ЭП в группе;

Qp=1.1*(5.5*0.14*1,73)*4=6 квар.

Определяем полную расчётную нагрузку, Sp:

(4.7)

Определяем расчётный ток группы ЭП, Ip:

(4.8)

Определяем пиковый ток группы ЭП:

iпик=iп.мах+iр-Ки·iн.мах , А, (4.9)

где iп.мах - наибольший из пусковых токов ЭП в группе;

iн.мах - наибольший ток ЭП с наибольшим пусковым током;

Ки - коэффициент использования ЭП с наибольшим пусковым током;

iпик125+15-0,14·10,5=138,53А.

Для остальных групп электроприёмников расчёт электрических нагрузок аналогичен и приведен в таблицах 4.2-4.8

Таблица 4.2 - Расчет нагрузок группы 1

Таблица 4.3 - Расчет нагрузок группы 2

Таблица 4.4 - Расчет нагрузок группы 3

Таблица 4.5 - Расчет нагрузок группы 4

Таблица 4.6 - Расчет нагрузок группы 5

Таблица 4.7 - Расчет нагрузок группы 6

Определим расчётную осветительную нагрузку цеха методом удельной плотности нагрузки на единицу производственной площади:

Ppo=Pуд·S·Kco , кВт; (4.10)

где S - площадь цеха, м;

Ксо - коэффициент спроса осветительной нагрузки;

Руд - удельная мощность осветительной нагрузки, Вт/м2;

Коэффициент спроса принимаем равным Ксо=0,8 , Руд=15 Вт/м2 , S=1152 м2.

Рро=15·1152·0,8=13,8 кВт.

Определяем полную нагрузку цеха с учётом силовой и осветительной:

(4.11)

5.РАСЧЕТ ВНУТРИЦЕХОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ И ВЫБОР ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Разрабатываем схему силовой сети цеха:

Группа электроприемников №1, 2, 3, 4 запитываются от распределительных шкафов.

Группа электроприемников №5,6 получает питание от шинопровода.

Для групп электроприемников осуществляем выбор распределительных шкафов и шинопровода. Выбор производим по условиям:

1. (5.1)

где - расчетный ток группы электроприемников, А;

- номинальный ток распределительного шкафа, А.

(5.2)

где - количество электроприемников в группе;

- количество возможных присоединений к распределительному шкафу.

Для питания группы 1 с выбираем распределительный шкаф ПР85-Ин1-2-013-IP21 с и количеством присоединений . Результаты выбора шкафов для других групп заносим в таблицу 5.1

Таблица 5.1 - Выбор распределительных шкафов

ГруппаРасчетный ток группы, АМарка распределительного шкафаIном, АКоличество присоединений183,7ПР85-Ин1-2-013-IP22 3606235ПР85-Ин1-2-013-IP223604321,8ПР85-Ин1-2-013-IP223604465ПР85-Ин1-2-013-IP22 3606

Для защиты распределительных шкафов устанавливаем на вводах автоматические выключатели, соблюдая условия селективности срабатывания защиты. Выбор вводных автоматов сводим в таблицу 5.2

Таблица 5.2 - Выбор вводных автоматов для шкафов

ГруппаРасчетный ток группы, АНоминальный ток автомата Iном.а, АТок расцепителя Iр, АКратность токовой отсечкиТип выключателя183,716012510ВА 51-33210616016010ВА 51-31321,825257ВА 51-25465100807ВА 51-317(осв)2125257ВА 51-25

Результаты выбора распределительных шинопроводов для групп электроприемников представлены в таблице 5.3

Таблица 5.3 - Выбор шинопроводов

ГруппаРасчетный ток группы, АМарка шинопроводаIном, АКоличество присоединений540ШРА4-10010015661ШРА4-10010015

Для защиты выбранных шинопроводов выбираем автоматические выключатели

Таблица 5.4 - Выбор вводных выключателей для шинопроводов

ГруппаРасчетный ток группы, АНоминальный ток автомата Iном.а, АТок расцепителя Iр, АКратность токовой отсечкиТип выключателя540100503ВА51-31661100803ВА51-31Питание шкафов и шинопроводов осуществляем кабелем проложенным по стенам. Для питания используем пятижильный кабель марки АВВГ. Выбор кабеля аналогичен выбору провода АПВ. Результаты выбора заносим в таблицу 5.6.

Так как 2 и 1 группы запитаны по магистральной схеме для них необходимо пересчитать нагрузки

Таблица 5.5 - Расчет нагрузок для магистрального присоединения

Таблица 5.6 - Выбор кабелей для питания силовых пунктов.

ГруппаРасчетный ток группы, АKзТок расцепителя Iр, АМарка и сечениеIдоп, А183,71125АВВГ 5х5014021061160АВВГ 5х95170321,8125АВВГ 5х427465180АВВГ 5х3590540150АВВГ 5х1660661180АВВГ 5х35907(освещение)21125АВВГ 5х427

Выбор вводно-распределительного устройства (ВРУ)

Выбор ВРУ осуществляется по следующим условиям:

количество аппаратов управления и защиты на распределении, а также токи уставок должны быть больше, либо равны защищаемых групп (с учётом селективности);

номинальный ток ВРУ должен быть больше либо равен расчётному току цеха:

где IномВРУ - номинальный ток ВРУ, А.

Окончательно выбираем ВРУ типа ВРУ-Ин1-1400-УХЛ4.

Таблица 5.7 - Выбор ВРУ

Iр.цех, АIпик, АКоличество присоединенийIном ВРУ, АКоличество фидеровЛинейный аппаратТипIном.а, АIр, АIотс, А25046364006ВА51-3525020012ВА52-31100637ВА52-311001007ВА52-3110031,57ВА52-3110031,57ВА52-311001007

Таблица 5.8 - Выбор кабеля для питания ВРУ

ГруппаРасчетный ток, АKзТок расцепителя Iр, АМарка и сечениеIдоп, АВРУ2501250АВВГ 5х95255

Таблица 5.9 - Выбор автомата для питания ВРУ

ГруппаРасчетный ток группы, АНоминальный ток автомата Iном.а, АТок расцепителя Iр, АКратность токовой отсечкиТип выключателяВРУ2504002502ВА53-37

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте выполнен расчет силовой сети цеха нестандартного оборудования.

Осуществлен выбор коммутационно-защитной аппаратуры (пускателей серии ПМЛ) и согласование ее с участками сети.

В качестве защитных аппаратов выбраны современные автоматические выключатели серии ВА.

Ответвления к отдельным электроприемникам выполнении пятью одножильными проводами марки АПВ, проложенными в полиэтиленовых трубах в полу цеха.

Для питания силовых пунктов и щинопроводов применен кабель АВВГ требуемого сечения, проложенный открыто по элементам конструкций в лотках.

Для питания групп электроприемников цеха предложена смешанная схема электроснабжения от ВРУ на базе распределительных шкафов фирмы «Иносат» типа ПР85-Ин1 и шинопроводов ШРА4.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ

1.Шеховцов В. П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению - М., ФОРУМ - ИНФРА - М, 2006. - 136 с.

.Радкевич В.Н. Проектирование систем электроснабжения: Учебное пособие. - Мн.: НПООО « ПИОН», 2001. - 292 с.

.Распределение и потребление электрической энергии при напряжении до 1кВ: практическое руководство к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Электроснабжение промышленных предприятий» для студентов специальностей «Электроэнергетика» и «Автоматизированный электропривод» / авт.-сост.: В.В. Прокопчик. Ю.Н. Колесник. - Гомель: ГГТУ им П.О.Сухого, 2001. - 28 с.

.Технические сведения об оборудовании (часть 1): для курсового и дипломного проектирования по специальности 10.04. / авт.-сост.: А.Г.Ус, О.Г.Широков.