Электроснабжение механического цеха

Федеральное агентство  по образованию

Московский государственный  Открытый университет

Чебоксарский  политехнический институт (филиал)

 

 

 

 

Кафедра

Электроснабжения  Промышленных предприятий

 

Специальность 140211

 

 

 

 

 

Курсовой проект

 

                                      по учебной дисциплине

 

“Проектирование систем электроснабжения”

 

Тема проекта:

«Электроснабжение  механического  цеха»

 

Вариант № 5А

 

 

 

                                                                                           Выполнил:

                                                                             студент 5 курса

                                                                               группы ЭЛ-52/06

                                                                                        учебный шифр 106144

                                                                      Петров А.В.

 

                                                                                         Руководитель проекта:

                                                                            Атаманов М.Н.

 

 

 

 

Чебоксары 2010

СОДЕРЖАНИЕ: Введение 1. Электроснабжение механического цеха 1.1 Краткое описание технологического  процесса  с указанием категорийности  потребителей………………………………………… 1.2 Разработка вариантов  схем электроснабжения на низком  напряжении……………………………………………………………………. 1.3 Расчет электрических  нагрузок. Приближенный учет электрического  освещения…………………………………………….. 1.4 Выбор оборудования  для вариантов схемы электроснабжения… 1.5 Выбор оптимальной схемы  электроснабжения на основании  ТЭР………………………………………………………………………. 1.6 Компенсация реактивной  мощности……………………………… 1.7 Выбор электрических  аппаратов. Расчетно-монтажная схема  (таблица)………………………………………………………………………. 1.8 Расчет токов трехфазного  короткого замыкания………………… 1.9 Расчет отклонений напряжения…………………………………… Графическая часть 1 Часть цеха с нанесением  линий ПС и РП 2. Варианты схемы эл/снабжения 3 Расчетно-монтажная таблица 2 Спецвопросы  электроснабжения и энергосбережение 2.1 Схемы электроснабжения  и исходные данные к ней……………. 2.2 Определение допустимого  расчетного вклада потребителя  в показатели качества электроэнергии…………………………………. 2.3 Расчет емкостного тока  замыкания на землю в кабельной  сети... 2.4 Расчет петли «фаза-ноль»………………………………………….. 2.5 Распределение конденсаторных  батарей в электрической сети… 2.6 Замена малозагруженного  асинхронного двигателя…………….. 2.7 Экономически целесообразные  режимы работы трансформаторов……………………………………………………………… 2.8 Снижение потерь электроэнергии  изменением графика электрической  нагрузки………………………………………………... Заключение……………………………………………………………... Список литература……………………………………………………... Графическая часть (чертеж формата А1) Энергосбережение. Электрическая  часть

4   7   9 34   39 44   46 64 71           78   81 87 90 97 104   109   114 119 120

 

Введение

Главными потребителями  электроэнергии являются промышленные предприятия, расходующие более 70% всей вырабатываемой электроэнергии. Современные  электроустановки и оборудование оснащаются комплектными РУ, подстанциями, токопроводами и системами автоматизированного электрооборудования, чтобы обеспечить экономичную и надежную работу.

Современная система электроснабжения должна удовлетворять ряду требований: правильное определение электрических  нагрузок, рациональный выбор числа  и мощности трансформаторов, повышение  коэффициента мощности, правильный выбор  сечения проводов и кабелей, и  другие технические и экономические  решения. Поэтому следует стремиться к созданию предприятий, обладающих гибкостью, которые способны с наименьшими  потерями осуществить перестройку  производства.

Большое внимание уделяется  вопросам создания необходимой надежности электроснабжения, обеспечения качества электрической энергии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Электроснабжение  механического цеха

1.1 Краткое описание  технологического процесса  с  указанием категоричности потребителей.

 

Механический цех имеет  несколько участков.

Основным участком является механический, в котором изготавливаются  пластмассовые корпуса, крышки, детали и узлы для измерительных приборов.

На шлифовальном участке  шлифуют постоянные магниты для  узла измерительных механизмов прибора, здесь же производится промывка, намагничивание, размагничивание постоянных магнитов. На литейном участке отливаются различные  детали и узлы для измерительных  приборов, производится закалка деталей  и узлов в ваннах, а также  токами высокой частоты.

Среда в помещении нормальная. По надежности электроснабжения приёмники  электрической энергии относятся  к третьей категории.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                              Таблица 1.1.1 – Спецификация технологического оборудования

№ по плану	Наименование приемников э/э	Кол- во	Номинальная мощность, кВт	cosφ	КИ
9	Вентилятор	1	41	0,87	0,95
5	Шлифовальный станок 312-М	1	5,3	0,5	0,14
6	Шлифовальный станок ЗА227	1	8,1	0,5	0,14
8	Расточный станок С 827	1	2,6	0,65	0,2
10	Муфельная печь	1	2,5	0,9	0,75
11	Соляная печь С-2	1	36	0,9	0,75
12	Соляная печь СП-25	1	26	0,9	0,75
13	Электрическая печь Н-30	1	31	0,9	0,75
14	Электрическая печь 4Ох80	1	31	0,9	0,75
15	Электрическая печь Н-45	1	46	0,9	0,75
16	Наждак	1	2,7	0,5	0,14
	Ванна	2	3	0,5	0,14
19	ТВЧ ЛПЗ-67	1	61	0,8	0,7
33	Вентилятор	1	3,8	0,87	0,95
36	Шлифовальный станок ЗА64М	2	5,6	0,5	0,14
39	Вентилятор	1	3,8	0,87	0,95
42	Токарный станок IK62	1	13,1	0,5	0,14
43	Токарный станок ДИП-306	1	16	0,5	0,14
46	Заточный станок	1	2,6	0,5	0,14
47,48	Шлифовальный станок ЗА64М	1	16	0,5	0,14
49,50 51,52	Расточный станок С827	1	2,6	0,5	0,2
54	Шлифовальный станок ЗI51	1	11,9	0,5	0,14
55	Вентилятор	1	8,8	0,87	0,95
56	Шлифовальный станок З671	1	16,7	0,5	0,14
57	Шлифовальный станок ЗГ182	1	18,8	0,5	0,14
58	Шлифовальный станок ЗБ722	2	16,7	0,5	0,14
59	Вентилятор	1	8,8	0,5	0,14
60	Точило	1	2,7	0,87	0,95
61	Зуборезный станок	1	9,2	0,5	0,14
62	Долбёжный станок 7А420	1	4,8	0,5	0,14
63	Сверлильный станок 252	1	2,7	0,5	0,14
65	Фрезерный станок 6Н83Г	1	13,9	0,5	0,14
66	Фрезерный станок 6Н13А	1	13,9	0,5	0,14
67	Сверлильный станок 2135	1	5,6	0,5	0,14
68	Фрезерный станок 6В11П	1	6,6	0,5	0,14
69	Фрезерный станок 5Е32	1	6,8	0,5	0,14
70	Строгальный станок 6Г83Г	1	3,5	0,5	0,14
71	Строгальный станок 6Н	1	13,9	0,5	0,14
72	Строгальный станок 6М809	1	4,5	0,5	0,14
73	Сверлильный станок 2А53	1	4,3	0,5	0,14
74	Фрезерный станок 6МРА	1	13,5	0,5	0,14
75,76, 77	Фрезерный станок 8357	1	2,8	0,5	0,14
78	Фрезерный станок ГА2У	1	4	0,5	0,14
79	Долбёжный станок 7А420	1	4,8	0,5	0,14
80	Фрезерный станок 6Н120	1	18,6	0,5	0,14
81	Фрезерный станок 6В11	1	6,6	0,5	0,14
82	Фрезерный станок 6375	1	6,6	0,5	0,14
83	Фрезерный станок 6Н81	1	4,6	0,5	0,14
84	Фрезерный станок 6375	1	4,6	0,5	0,14
85	Строгальный станок 7Н36	1	9	0,5	0,14
86	Строгальный станок 7635	1	5,5	0,5	0,14
87	Строгальный станок ГДР-80	1	5,5	0,5	0,14
88	Фрезерный станок 6Н81	1	16,5	0,5	0,14
89,90, 91,92	Токарный станок ТВ320	1	3,9	0,5	0,14
93,94	Токарный станок IK625	1	13,1	0,5	0,14
95	Разрезной станок 8566	1	10,8	0,5	0,14
96,97, 98	Токарный станок ТВ320	1	3,9	0,5	0,14
99	Токарный станок IА 616	1	5,6	0,5	0,14
100,101	Токарный станок IK62	1	13,1	0,5	0,14
102	Токарный станок ТВ320	1	10,8	0,5	0,14
103	Отрезной станок 872А	1	3,9	0,5	0,14
104,105, 106	Токарный станок ТВ320	1	3,9	0,5	0,14
107	Токарный станок IA62	1	13,1	0,5	0,14
108	Токарный станок IK625	1	13,1	0,5	0,14
110,111, 112,113, 114,115 116,117, 118,119	Настольно-сверлильный станок	1	0,6	0,8	0,14
125	Пресс П-324	1	3,8	0,55	0,33
126	Пресс 10715	1	3,8	0,55	0,33
131	Наждак	1	2,7	0,5	0,14
132	Координатно-расточный станок 2В450	1	11,4	0,65	0,2
133	Шлифовальный станок 2А430	1	11	0,65	0,2
134	Резьбонарезной станок 5822	1	3,8	0,5	0,14
135	Токарный станок ТВ320	1	3,9	0,5	0,14
138	Шлифовальный станок ЗМ 624	1	3,8	0,5	0,14
139	Токарный станок ТВ 320	1	3,9	0,5	0,14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Разработка  вариантов схем электроснабжения  на низком напряжении

 

Распределение электроэнергии во внутризаводских электрических  сетях выполняется по радиальным, магистральным или смешанным  схемам в зависимости от территориального размещения нагрузок, их значения и  других характерных особенностей предприятия.

Радиальные схемы электроснабжения применяются в тех случаях, когда  в цехе имеются отдельные крупные  электроприемники или мелкие электроприемники распределены по площади цеха неравномерно отдельными группами.

Магистральные схемы электроснабжения находят применение в тех случаях, когда имеется множество мелких электроприемников, равномерно распределенных по площади цеха.

Смешанные схемы электроснабжения применяются в том случае, когда  имеются потребители, равномерно распределенные по площади цеха и отдельные группы потребителей. Такие схемы сочетают в себе достоинства радиальных и  магистральных схем.

Можно предположить следующие  два варианта схемы электроснабжения:

I вариант – радиальная схема электроснабжения;

II вариант – смешанная схема электроснабжения, причем электроприемники с большой мощностью, находящиеся в закрытых помещениях запитаем непосредственно от шин 0,4кВ.

Варианты схем электроснабжения представлены на рисунках 1.2.1, 1.2.2.

 

 

Рисунок 1.2.1 –  Радиальная схема электроснабжения

Рисунок 1.2.2 Смешанная схема электроснабжени

1.3 Расчет электрических  нагрузок.

1.3.1 Метод расчета

      Электрическая нагрузка рассчитывается методом упорядоченных диаграмм, который изложен в /6/. Электроприемники ЭП имеют либо постоянный график нагрузки (группа А), либо переменный график нагрузки (группа Б). Отнесение данного i-го ЭП к группе А или группе Б производится по его коэффициенту использования ():

 

 

 

      С учетом  групп А и Б определяется  расчетная активная () и расчетная реактивная () мощности через соответствующие средние активные () и реактивные () мощности.

      Далее определяется  эффективное число ЭП () по формуле (1.3.1):

 

 

 

где – номинальная активная мощность i-го ЭП кВт, при i =1…m.

       m – количество ЭП.

      Коэффициент  максимума по активной мощности (К_М) определяется по таблице 2.6 /7/ в зависимости от и . Коэффициент максимума принимается равным единице в случае, если или . Коэффициент максимума по реактивной мощности () определяется по /6/ в зависимости от .

      После определения  расчетной мощности   она сравнивается с суммарной номинальной мощностью трех наиболее мощных ЭП (), если она окажется меньше, то за расчетные принимаем .

 

1.3.2 Исходные данные

       При  подготовке исходных данных к  расчету на компьютере все  ЭП объекта делятся на группы  однотипных ЭП. Каждой группе  присваивается номер от 1 до 100. В  группу входят ЭП, которые имеют  одинаковые номинальные мощности , коэффициенты мощности и независимо от местоположения и назначения. Распределение ЭП РП по группам приведено в исходных данных    на с.

      В расчете  использованы следующие обозначения:

        – номинальная реактивная мощность ЭП группы А;

        – номинальная активная мощность ЭП группы А;

      и – расчетная активная и реактивная мощности ЭП группы А;

      и – средняя активная и реактивная мощности ЭП группы А;

      – коэффициент реактивной мощности ЭП группы А;

        – номинальная реактивная мощность трех наиболее мощных ЭП;

      Определяем  общее количество ЭП РП (n) по формуле (1.3.):

 

где m – количество ЭП, m=10 (см. таблицу 1.3.1).

      По коэффициенту  использования , взятому из таблицы 1.3.1, определяем группу ЭП:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

      Распределение  ЭП по группам приведено в  таблице 1.3.1.

Таблица 1.3.1 – Распределение  ЭП по РП

№ группы	Тип установки		Группа		, шт	, кВт
5	муфельная печь		Б		1	2,5	0,9	0,4843		0,75
6	соляная печь		Б		1	36	0,9	0,4843		0,75
7	соляная печь		Б		1	26	0,9	0,4843		0,75
8	электрическая печь		Б		2	31	0,9	0,4843		0,75
9	электрическая печь		Б		1	46	0,9	0,4843		0,75
10	наждак	А		1		2,7	0,5		1,7321	0,14
11	ванна	А		2		3	0,5		1,7321	0,14
12	ТВЧ	А		1		61	0,8		0,75	0,7
13	вентилятор	Б		1		3,8	0,87		0,5667	0,95
15	вентилятор	Б		1		3,8	0,87		0,5667	0,95

   

  Определяем номинальную  активную мощность по ЭП группы  А ( ), группы Б ( ) и суммарную активную мощность ( ) :

 

 

 

 

 

 

Определяем долю ЭП группы А

 

Следовательно, расчет ведем  по обеим группам.

а) Расчет для группы Б

Число ЭП группы Б (n_Б)

 

      Определяем  номинальную реактивную мощность  ЭП группы Б ():

 

 

 

      Определяем среднюю активную , кВт и реактивную , кВар мощности:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а) Расчет для группы А

Число ЭП группы А (n_А)

 

      Определяем  номинальную реактивную мощность  ЭП группы А ():

 

 

       Определяем  среднюю активную , кВт и реактивную , кВар мощности:

 

 

 

 

 

            Коэффициент использования РП ():

 

      Эффективное  число ЭП () определяем по формуле (1.3.):

 

т.к. n_Э<4, то принимаем . n_Э=4.

      Из таблицы  2.6 справочника /6/ для значения  =4 и ближайших значений , равных 0,6 и 0,7, находим коэффициент максимума ().

Таблица 1.3.2 – Значения коэффициента максимума

Эффективное число ЭП
	0,6	0,7
4	1,46	1,29

        Рассчитаем методом кусочно-линейных интерполяций. Для этого составим уравнение вида , которое проходит через точки с координатами (для каждой пары координат к результатам y, a, b добавим штрихи), расчеты сведем в таблицы 1.3.3.

 

  

      Коэффициенты a и b, входящие в уравнение прямой:

 

 

 

 

      Получаем  уравнение прямой 

      Подставим  в полученное уравнение значение   

Таблица 1.3.3 – Значения коэффициента максимума

	=0,6	0,63	0,7
4	1,46	1,409	1,29

 

      Коэффициент максимума по реактивной мощности ()определяем по программе RELNA для , он равен .

     Определяем  расчетную активную мощность (, кВт):

 

 

      Определяем  расчетную реактивную мощность 

 

 

Находим результирующую нагрузку, учитывая, что  и