Электроснабжение токарного цеха

 

 

1. Общая часть

1. Характеристика объекта

Участок токарного цеха (УТЦ) предназначен для обеспечения производимой продукции всего цеха. Он является составной частью цеха металлоизделий машиностроительного завода.

УТЦ имеет станочное отделение, где размещен станочный парк; вспомогательные (склады, инструментальная, мастерская и др.) бытовые (раздевалка, комната отдыха) помещения.

Транспортные операции выполняются с помощью кран-балки и наземных электротележек.

Участок получает электроснабжение (ЭСН) от цеховой трансформаторной подстанции (ТП) 10/0,4 кВ, расположенной в пристройке цеха металлоизделий. Дополнительная нагрузка ТП:

Р=550кВт; cos=0,9; Кп=0,9 Все электроприемники по безопасности 2 категории.

Количество рабочих смен - 2.Грунт в районе здания - супесь с температурой +8°С. Каркас здания сооружен из блоков-секций  длиной 6 и 4 м каждый.

Размеры цеха АхВхН = 48х28х8 м.

Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные высотой

3,6 м.

 

 

 

 

 

2. Перечень электрооборудования

Перечень электрооборудования установленных в цехе с указанием их номинальной мощности и технических показателей представлен в

таблице 1.1.1

 

№ на плане	Наименование ЭО	Вариант 1 Pэп, кВт	Примечание
1, 2,	Токарно-револьверные станки	10
3,21,27	Кран-балки	5,2	ПВ=60%
4,5	Токарные станки с ЧПУ	8
6,7,15,16	Сверлильно-фрезерные станки	6,4
8	Кондиционер	4,8	1-фазный
9…12	Токарные станки с ЧПУ повышенной точности	9,2
13,17,18	Координатно-сверлильные горизонтальные станки	12,5
14	Строгальный станок	15
19	Шлифовальный станок	7,5
20	Наждачный станок	3	1-фазный
22,23	Токарные многоцелевые прутково-патронные модули	18
24,29,30	Токарные вертикальные полуавтоматы с ЧПУ	35
25,26,28	Координатно-сверлильные вертикальные станки	11

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Расчетная часть

2.1 Расчет электрических  нагрузок

Электрические нагрузки насчитываются для последующего выбора и проверки токоведущих элементов и трансформаторов по нагреву и экономическим показателям.

Расчет электрических нагрузок производим по средней мощности и коэффициенту максимума (метод упорядочных диаграмм).

Все электроприемники разбиваем по силовым пунктам и на группы одного режима работы и определяем максимальные расчетные нагрузки.

Для электроприемников определяем коэффициент использования КИ, коэффициент мощности cosℓ и, соответственно, tgℓ. Результаты выбора заносим в таблицу.

Для электроприемников, работающих в ПКР, приводим их работу к длительному режиму (кран-балка).

РНОМ ПВ 100% = РП * √ПВ

РНОМ = 4,8 * √0,6 = 3,36кВТ

Среднесменная нагрузка электроприемников за наиболее загруженную смену определяется

РСМ = КИ * РНОМ,

где КИ- коэффициент использования

РСМ1 = 0,17* 18 = 3,06 кВТ

Суммарная нагрузка силового пункта

ΣРСМ=3,06+1,008+1,7+1,728+4,4+4,76+3,528+1,56+1,176+1,36+0,512+5,1+14,4+3,654=47,95 кВТ

Определяем реактивную мощность электроприемников за наиболее загруженную смену

QСМ = РСМ * tgℓ.

QСМ1 = 3,06 * 1,15=3,519 квар 

Суммарная реактивная нагрузка

ΣQСМ=3,519+1,734+1,955+2,972+3,3+5,474+6,068+2,683+2,023+2,339+0,881+ +5,865+24,77+6,285=69,87 квар

При расчете максимальной нагрузки выбираем условия расчета эффективного числа электроприемников.

 

Определяем коэффициент использования СП

КИ = ΣРсм ,

ΣРНОМ

Где ΣРНОМ – номинальная мощность СП

Ки =47,95 = 0,16

Так как эффективное число определяется для группы электроприемников, присоединенных к силового пункта, то необходимо учитывать модуль сборки

m =Рном мах ,

Рном мin

где m – модуль силовой сборки;

РНОМ РНОМ МАХ – номинальная мощность наибольшего электроприемника группы;

Рном мin – номинальная мощность наименьшего электроприемника группы.

m = 90= 9,375 >3

При расчете максимальной нагрузки выбираем условия расчета эффективного числа nэ. Так как для СП

n>5; Ки>0,2; РНОМ = соnst

эффективное число электроприемников определяется по формуле

nЭ =2*ΣРном 

Рном мах

nЭ= 2*293,6 = 20

Зная эффективное число электроприемников nЭ и групповой коэффициент использования КИ определяем КМАХ= 1,5

Определяем активную максимальную мощность

РМАХ= КМАХ* ΣРСМ

РМАХ= 1,5* 47,95= 71,925 кВТ

Определяем реактивную максимальную мощность

QМАХ= К`* QСМ 

К`= 1,1 при < 10

К`= 1 при>10

QМАХ= 1 * 69,87= 69,87квар 

Полная максимальная мощность определяется

SМАХ= √Р2МАХ + Q 2СМ

SМАХ= √ 71,9252 + 202= 74,65 кВА 

Максимальный ток нагрузки силового пункта

IМАХ= Sмах 

√3 * U

IМАХ= 74,65 =115,5 А

√3 * 0,38

Расчетную нагрузку токарного цеха на освещение находим по удельной установленной мощности

РНОМО= РУД* F,

где РУД – удельная мощность, по заданию 18 Вт/м2

F – площадь, 48 *28 = 1344 м2

РНОМО = 18 * 1344 = 24,192 кВТ

Максимальная расчетная активная мощность находится

РРО = КСО * РНОМО,

где КСО –коэффициент спроса ; 0,95

РРО = 0,95 * 24,192 = 22,98 кВТ

Реактивная мощность на освещение находится

QРО = РРО * tgℓ,

где tgℓ = 0,33- освещение выполнено лампами ЛБ

QРО = 22,98 * 0,33 = 7,58 квар

Активная, реактивная и полная мощность, потребляемая цехом, составит

РМАХ = РМАХ СИЛ + РРО

QМАХ = QМАХ СИЛ + QРО 

РМАХ = 71,93 + 22,98 = 94,91 кВТ

QМАХ = 69,87 +7,58 =77,45 квар 

SМАХ = √ РМАХ 2 + QМАХ2

SМАХ = √ 94,912 + 27,582 = 98,83 кВА 

Дальнейшие результаты расчётов сводим  в таблицу 2.1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2.1.1

Наименование электроприёмников	Рквт	n	∑Р	m	Ки	Cosℓ	Tgℓ	Рсм	Qсм	nэ	КМАХ	РМАХ	QМАХ	SМАХ	IМАХ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Токарно- револьверные станки	9	2	18		0,17	0,65	1,15	3,06	3,519
Кран –балки	3,36	3	10,08		0,1	0,5	1,72	1,008	1,734
Токарные станки с ЧПУ	5	2	10		0,17	0,65	1,15	1,7	1,955
Сверлильно-фрезерные станки	7,2	2	14,4		0,12	0,5	1,72	1,728	2,972
Кондиционер	5,5	1	5,5		0,8	0,8	0,75	4,4	3,3
Токарные станки с ЧПУ повышенной точности	7	4	28		0,17	0,65	1,15	4,76	5,474
Координатно- сверлильные горизонтальные станки	9,8	3	29,4		0,12	0,5	1,72	3,528	6,068
Строгальный станок	12	1	12		0,13	0,5	1,72	1,56	2,683
Сверлильно- фрезерные станки	4,2	2	8,4		0,14	0,5	1,72	1,176	2,023
Шлифовальный станок	8,5	1	8,5		0,16	0,5	1,72	1,36	2,339
Наждачный станок	3,2	1	3,2		0,16	0,5	1,72	0,512	0,881
Токарно многоцелевые прутково- патронные модули	15	2	30		0,17	0,65	1,15	5,1	5,865
Токарно вертикальные полуавтоматы с ЧПУ	30	3	90		0,16	0,5	1,72	14,4	24,77
Координатно- сверлильные вертикальные станки	8,7	3	26,1		0,14	0,5	1,72	3,654	6,285
Итого	3,2-30	30	293,6	>3	0,16			47,95	69,87	20	1,5	71,93	69,87	74,65	115,5
Освещение			24,192		0,95	0,95	0,33	22,98	7,58			22,98	7,58	24,192	37,44
Итого по НН			317,79					70,93	77,45			94,91	77,45	98,83	152,94

 

 

2.2 Расчет освещения производственных помещений

На промышленных предприятиях около 10% потребляемой электроэнергии затрачивается на электрическое освещение. Правильное выполнение осветительных установок способствует рациональному использованию электроэнергии, улучшению качества выпускаемой продукции, повышению производительности труда, уменьшению количества аварий и случаев травматизма, снижению утомляемости рабочих.

В светотехническом разделе решаются следующие задачи: выбирают типы источников света и светильников, намечают наиболее целесообразные высоты установки светильников и их размещение, определяют качественные характеристики осветительных установок.

На всех участках цеха устанавливают общее равномерное освещение.

На промышленных предприятиях в основном выполняется рабочее и аварийное освещение. В качестве рабочего освещения в данном цехе будут использоваться лампы ДРЛ (дуговые ртутные лампы высокого давления). Выбор типа лампы обусловлен высотой помещений цеха. Высота помещений цеха составляет 10 метров. Для производственных помещений с точной характеристикой работы и размерами объекта различения от 0,3 до 1 мм наименьшая освещенность должна быть 300 лк

Исходными данными на светотехнический расчёт являются: длина – LП, м; ширина – ВП, м; высота – НП, м; hс – высота подвеса светильников, м; hр – высота рабочей поверхности, м; h – расстояние от источника до рабочей поверхности, м; hп – высота подвеса относительно пола, м .

Основным вопросом устройства осветительных установок является правильное расположение выбранных светильников. От его решения зависят экономичность, качество освещения и удобство эксплуатации.

Выбор расположения и числа светильников

Согласно ПУЭ [7] высота рабочей поверхности hр = от 0,8 до 1 м, а высота подвеса hс = от 1 до   1,2 м.

Также важное значение имеет отношение расстояния между светильниками к расчётной высоте, которое находится по следующей формуле, м:

.                       (2.2.1.)

 

Расстояние от светильников до стены можно определить по формуле, м:

                                            .     (2.2.2.)

Согласно [7] для обеспечения равномерного распределения потока принято, что расстояние от ряда, до сети lа = (1 ÷ 15) м.

Расчёт осветительной установки выполним методом коэффициента использования. При расчёте по этому методу световой поток ламп в каждом светильнике, необходимый для создания заданной минимальной освещённости (норма освещённости - Ен, лк) определяется по формуле, лм:

;                          (2.2.3.)

где    Кзап – коэффициент запаса;

   F – площадь освещённой поверхности, м2;

  z = коэффициент минимальной освещённости, для люминесцентных ламп z = 1,1; для ламп накаливания и ДРЛ z = 1,15;

   N – число светильников;

   η – коэффициент  использования светового потока  источника света.

По значению светового потока выбирается стандартная лампа. Допустимое отклонение по световому потоку составляет:  -10% < Фi < +20%

 Коэффициент использования  светового потока является функцией  индекса помещения i, который определяется по формуле:

                       (2.2.4.)

 Расчёт электрического освещения выполним с помощью метода коэффициента использования. 

Расчёт  освещения станочного отделения:

длина LП  =42 м; ширина ВП  =28 м; высота НП    =8

Рабочее освещение будем производить лампами ДРЛ в светильнике ГcР .

Согласно ПУЭ [5] высота рабочей поверхности hр = от 0,8 до 1 м, а высота подвеса hс = от 1 до   1,2 м.

Освещение цеха выполнено лампами типа ДРЛ в светильниках С35ДРЛ.  Для данного светильника из [2] принимаем λэ = 1. По [4] определим: ρп = 0,5; ρс = 0,3;  ρр = 0,1.

Расстояние от источника до рабочей поверхности, м:

.

Расстояние между светильниками, м:

La= λ·h=1·6=6.

Принимаем La=6м.

Расстояние от ряда до стены, м:

la=0,5∙6=3,6 м принимаем   la=4 м.

Расстояние от крайнего светильника до стены, м:

lв=0,5∙6=3,6 м принимаем   lв=4 м.

Рассчитаем общее число ламп в ряду, шт:

Na=Lп/La=42/6=7.

Принимаем расстояния между рядами семь метров (Lв=7 м).

По условию размещения: La / Lв < 1,5 м;

La/Lв=6/7=0,86<1,5 – условие выполняется.

Определим количество рядов, шт:

Nв=Вп/Lв=28/7=4.

Определим общее количество светильников, шт:

N=Na∙Nв=7·4=28

Индекс помещения и световой поток, лм.

По определим Ен = 300 лк;  Кзап=1,5; а z=1,15:

;

откуда принимаем η = 0,6.

36225

Ближайшая стандартная лампа ДРЛ700. Технические данные лампы:

    Мощность – 700 Вт, световой поток – 41000 лм

Проверка:

Допустимое отклонение не должно превышать -10+20%

;

;