Электроснабжение токарного цеха

 

Мощность рабочего освещения:

= Вт;

.

 

 

 

2.3 Выбор норм освещенности, вида и

системы оснащения источников света

2.5 Расчет и  выбор марок и сечений проводников 

осветительных сетей по нагреву

Электрические нагрузки характеризуются расчетным током , который проходя по проводнику согласно закону Джоуля-Ленца, вызывает его нагрев. Поэтому при выборе сечения проводника, его марки необходимо учитывать это.

Для проводников электрической сети в ПУЭ приводится значения длительно допустимых токов, при которых гарантируется сохранность изоляции проводников.

Выбор ТВЧ по условию нагрева в данном курсовом проекте сделаем, опираясь на пояснительную схему рисунка.

 

Рисунок Поясняющая схема

 

Определим токи, протекающие до трансформатора в нормальном и аварийном режимах работы.

 

         (13)

 

где

 

 

 при нормальном режиме работы

 

 

         (14)

 

где

 

 

 

Выбираем ТВЧ на высокой стороне напряжением 10 кВ.

Выбираем шины прямоугольного сечения марки АТ по условию, что допустимый ток шины должен быть больше номинального тока.

 

          (15)

 

где

 

Проверим условия.

 

Из условия проходит шина прямоугольного сечения маркиАТ (15х3) с длительно-допустимым током

Рассмотрим буквенные обозначения шины:

АТ - алюминиевый твёрдый;

(15х3) - размеры шины ,мм

Шина (электрическая) - медный, алюминиевый, реже стальной проводник (обычно прямоугольного или круглого сечения), используемый для больших токов (например, в электрических распределительных устройствах)

Выберем воздушную линию типа АС, проложенную вне помещений по условию.

 

        

 

где

 

 

условий проходит воздушная линия маркиАС(10/1,8); с длительно-допустимым током

Определим ток, протекающий по ТВЧ после трансформатора в нормальном режиме работы по формуле , предварительно взяв напряжение на вторичной стороне трансформатора.

 

Определим ток протекающий по ТВЧ после трансформатора в аварийном режиме работы по формуле (14), предварительно взяв вторичное напряжение.

 

Выберем токоведущие части на вторичной стороне трансформатора напряжением 0,4 кВ.

Согласно однолинейной схеме электроснабжения участка токарного цеха на вторичной стороне напряжением 0,4 кВ установлены шины. Выбираем шины прямоугольного сечения марки АТ. Условие выбора произведем по формуле (15).

 

Из условий проходит шина прямоугольного сечения марки АТ (40 х 4) с длительно-допустимым током

Из условий проходит кабельная линия марки АВВГ3(4х185) с длительно-допустимым током

 

Вывод: в данном разделе выбраны ТВЧ:

На высокой стороне напряжением 10 кВ: воздушная линия типаАС(10/1,8);, шина прямоугольного сечения марки АТ (40 х 4).

На низкой стороне напряжением 0,4 кВкабельная линия типа АВВГ 3(4х185) шина прямоугольного сечения марки АТ (15х3)

 

2.6 Расчет сетей  освещения по потере напряжения

 

Электрические сети, выбранные по току нагрузки и рассчитаны на нагрев, проверяются на потери напряжения. Согласно ПУЭ и ГОСТ 13109-67, для силовых сетей отклонение напряжения от номинального должно составлять не более +/-5%.

Условие проверки определяется по формуле.

 

          

 

Потери напряжения определяются по формуле.

 

 = (18)

 

где

 

 

 

 

 

 

 

=

Проверим условие по формуле (17).

5,31%

По потерям напряжения воздушная линия АС (10/1,8) не проходит, поэтому выбираем другую воздушную линию марки АС (35/6,2) и проверяем ее на потери напряжения

 

 

м

=

Проверим условие по формуле (17).

2,25%

Из условий видим, что воздушные линии маркиАС(35/6,2); и кабельная линия АВВГ3(4х185) проходят по условию и остаются для дальнейших расчетов.

 

 

 

2.7 Выбор типа, количества и мощности 

силовых трансформаторов, определения и энергии

При расчете силовых нагрузок важное значение имеет, правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию строительства: занижение нагрузки к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы электроприемников. Расчет электрических нагрузок введем методом среднеквадратичных и расчетных величин с учетом коэффициента нагрузки .Определим среднюю квадратичную активную мощность всех электроприемников токарного цеха

 

,          

 

где -среднеквадратичная активная мощность кВт; = 311 кВт ;

Кф -коэффициент формы графика нагрузки принимаем Кф=1,08 ;

-суммарная активная мощность электроприемников из таблицы 1 ,

=288кВТ

 =1,08 288=311,04кВт

Определим среднеквадратичную реактивную мощность

 

          

 

где Qск- реактивная среднеквадратичная мощность, кВАр;

Рск – активная среднеквадратичная мощность , кВт;

Tgφ –производная от cosφ=0,53;tgφ=1.4.

1,4 435.45кВАр

Расcчитаем расчетную активную и реактивную мощность. Которые приравниваются к среднеквадратичным значениям

 

кВАр

Определим полную расчетную мощность потребителей, которая равна мощности на вторичной стороне трансформатора

 

         

 

 

где - полная расчетная мощность

Эту расчетную мощность будем использовать при выборе мощности силовых трансформаторов.

При выборе числа и мощности трансформаторов подстанций рекомендуется трансформаторы мощностью более 1000 кВ·А применять при наличии группы электроприемников с большой мощности (например, электропечей) или значительного числа однофазных электроприемников, а также при наличие электроприемников с частыми пиками нагрузки (например, электросварочных установок ) и в цехах с высокой удельной плотностью ;

Стремиться к возможно однотипности трансформаторов цеховых подстанций ;

При двухтрансформаторных подстанциях с магистральной схемой электроснабжения мощность каждого трансформатора выбирать с таким расчетом . чтобы при выходе из строя одного трансформатора оставшийся в работе трансформатор мог нести всю нагрузку потребителей 1-й и 2-й категорий ( с учетом допустимых нормальных аварийных нагрузок); при этом потребители 3-й категории могут временно отключаться.

Так как по мере работы трансформатора происходят потери электроэнергии ,то при выборе мощности трансформатора их необходимо учитывать

Различают активные и реактивные потери в трансформаторах

Потери активной мощности идут на нагрев обмоток трансформатора и на нагрев стали

 

          

 

где

 

 

кВт

Реактивные потери состоят из потерь вызываемых рассеянием магнитного потока и потерь идущих на намагничивание трансформатора. Реактивные потери составляют 10 от мощности потребителей

 

          

 

где

.

кВар

Определим полные потери энергии приходящие при работе силового трансформатора

 

        

 

где

 

 

кВА

Определим мощность на стороне первичного напряжения силового трансформатора и потерь в трансформаторе

 

        

 

где

 

= 654.78 кВа

Определим потребляемую мощность силового трансформатора

 

        

 

= = 935,4 кВа

где

 

 

Определим требуемую мощность одного трансформатора согласно схеме электроснабжения предполагается 2 секции шин которые замыкают от Zх с трансформатора т.еn=2

 

;        

 

где

 

 

 

 

Ва

По литературе выбираем силовой трансформатор с ближайшей стандартной и заданной мощностью, с заданной по величине =10 и = 0,4 кВ. Согласно данный трансформатор приведен в таблице 3

 

Таблица-3 Данные трансформатора

Тип трансформатора	S н тр,кВа	U н1, кВ	,кВ	Рк,кВт	Uк %
	400	10	0,4	5,4	5,5

 

Определим действительный коэффициент загрузки намеченных к установке силовых трансформаторов в нормальном (Кз.д.) и аварийном (Кз.а.) режимах работы.

 

 =    

 

где

 

 

 

 

=

 

=           

 

где

 

 

 

Согласно условию КЗ.А. . Из расчетов видим, что коэффициент загрузки трансформатора в нормальном и аварийном режимах и , то выбранный трансформатор типа ТСЗ-400 оставляем для дальнейших расчетов

Так как не все потребители потребляют одинаковую мощность, трансформатор ТЗС- 400 оставляем для дальнейших расчетов принимая ,

2.8 Расчет питающей  и распределительной сети.

Выбор аппаратов защиты и аппаратуры

Расчет питающей сети

Цеховая ТП получает питание по воздушной линии от городской ГПП. Расчет сечения ВЛЭП производим по экономической плотности тока

SЭ = Iрасч 

JЭ 

где SЭ – экономическое сечение провода;

Iрасч – расчетный ток  линии;

JЭ – экономическая  плотность тока, по таблице JЭ = 1,0 А/мм2 с ТМ более 5000 ч.

Определяем расчетный ток линии

Iрасч = Sмах ку 

 

√ 3 * U

 Iрасч = 496 = 29,1 А

√ 3 * 10

SЭ = 29,1 = 29,1 мм2

Минимальное сечение провода сталеалюминиевого провода АС по условию механической прочности

S = 35 мм2 – (1, табл. 2. 5.4) с IДОП = 130 , активное сопротивление RО = 0,91 Ом/ мм2 .

Выбранный провод АС – 35 проверяем по нагреву.

Должно выполняться условие

Iрасч < IДОП 

29,1А < 130 А 

Проверку выбранного провода проводим по потери напряжения. Условие проверки

UДОП > UРАСЧ,

где UДОП – допустимая потеря напряжения, 5% ;

UРАСЧ - расчетное значение  потери напряжения.

UРАСЧ = (10 5/ U 2НОМ * cos φ)( RО * cos φ +ХО) * ΣРℓ, (39) где RО – активное  сопротивление на 1км длины линии, 0,91 Ом/км;

ХО – реактивное сопротивление на 1км длины линии 0,08 Ом/км;

cos φ, sin φ – коэффициенты  мощности устройств с учетом  установки компенсирующих устройств; 0,92; 0,39;

ΣР – максимальная расчетная мощность;

ℓ - длина кабельной (воздушной) линии.

UРАСЧ = (10 5/100002 * 0,99)( 0,91 *0,99 +0,08 * 0,39) * 94,91* 2,5 = 2,2 %

UДОП = 5% > UРАСЧ = 2,2 %

Условие проверки выполняется.

Выбираем шины на стороне ВН трансформаторной подстанции, алюминиевые прямоугольного сечения 15 *3, допустимый ток IДОП =165 А

Условие выбора по нагреву током

I расч < IДОП

Выполняется , так как

Iрасч = 29,1А < IДОП =165 А 

Так как трансформаторная подстанция находится в помещении токарного цеха, то силовой пункт получает питание от шинопровода ТП по магистральной схеме. Сечение питающих кабелей определяют по расчетному максимальному току и условию нагрева

I расч < IДОП (41)

Так как IРАСЧ СП = 115,5 А, IРАСЧ ЩО = 37,44 А выбираем кабель АВВГ сечением S1 = 70 мм2 с IДОП =140 А; SЭ =10 мм2 с IДОП = 42 А – по таблице 2.8 (2), условие нагрева выполняется.

В качестве СП используется шинопровод, укомплектованные автоматическими выключателями ВА 51, которые защищают линии нагрузок от токов короткого замыкания.

Условия выбора занесены в таблицу2.8.1

рассмотрим токарно-револьверный станок с данными РНОМ = 9 кВТ; IНОМ = 13,9 А ; IПУСК = 83,4 А .

 

 

 

Таблица 2.8.1

Условие выбора	Расчетное значение	Табличные значения ВА51
UНА > UУСТ	UУСТ = 380 В	UН = 500 В
IНА > IРАСЧ	IРАСЧ = 13,9 А	IНА = 100 А
IМЭА > IРАСЧ	IРАСЧ = 13,9 А	IМЭА =16 А
IЭМ > 1,25 IПУСК	1,25 IПУСК = 208,5 А	IЭМ = 1000 А