ЭСН и ЭО цеха механической обработки деталей

  2. Расчетно-конструкторская часть.

 

  2.1.  Категория надежности ЭСН и выбор схемы ЭСН.

 

 

   Руководствуясь  категорией надежности ЭСН автоматизированного  цеха ( 2 категория по заданию), включающей  в себя силовой выключатель  ВН, автоматический выключатель НН, распределительный пункт, щит освещения ( рабочего), было выбрано количество источников (трансформаторов) – 1.

Распределив нагрузку по РУ, обеспечиваем достаточную надежность технологического процесса. Крупные  потребители, резко отличающиеся по мощности и режиму работы, целесообразно делим все потребители поровну и присоединяем к четырем РП.

Руководствуясь 2 категорией надежности составляем схему ЭСН проектируемого объекта.

 

 

2.2 Расчет электрических  нагрузок, компесирующего устройства  и выбор трансформаторов.

   Применив метод упорядоченных диаграмм (коэффициента максимума) в соответствии с распределением  по РУ рассчитали нагрузки.

Робщ = 12 * 7 + 3,5 * 3 + 3,2 * 2 + 4 * 4 + 12 * 3 + 7,5 * 3 + 25 * 1 + 1,5 * 2 + 18 * 4 + 3,4 * 2 + 6 * 3 + 1,3 * 2 + 8,6 * 4 + 16,5 * 3 + 5 * 3 = 127,5 кВт;

Робщ  = 127,5 кВт в час;

Зная общую мощность равную 127,5 в час определим мощность за одну смену:

127,5 * 8 = 1020 кВт

Тогда за 2 смены мощность будет равна 2040 кВт, а за 3 смены 3060 кВт;

Исходя из этого за активную мощность (Ракт) принимаем общую мощность (Робщ), тогда Ракт = 127,5 кВт в час;

 

Далее рассчитываем электрические  нагрузки и заполняем сводную  ведомость

Нагрузка установленная:

Зная заданную нагрузку и число электроприемников найдем сумму номинальных нагрузок для каждого оборудования.

Pn∑ = n*Рэп

1. Токарные специальные станки Pn∑ = 84 кВт
2. Алмазно-расточные станки Pn∑ = 10,5 кВт
3. Заточные станки Pn∑ = 6,4 кВт
4. Сверлильные станки Pn∑ = 16 кВт
5. Закалочные установки Pn∑ = 36 кВт
6. Круглошлифовальные станки Pn∑ = 22,5 кВт
7. Кран мостовой Pn∑ = 25 кВт
8. Наждачные станки Pn∑ = 3 кВт
9. Токарные полуавтоматы Pn∑ = 72 кВт
10. Балансировочные станки Pn∑ = 6,8 кВт

11. Вертикально-сверлильные станки Pn∑ = 18 кВт
12. Магнитный дефектоскоп Pn∑ = 2,6 кВт
13. Вертикально-фрезерные станки Pn∑ = 34,4 кВт
14. Агрегатные станки Pn∑ = 49,5 кВт
15. Шпоночно-фрезерные станки Pn∑ = 15 кВт

 

Находим сренею реактивную мощность для каждого оборудования:

Qсм = Рсм*tg

Находим среднею полную нагрузку.

Находим эффективное  число электроприёмников для каждого оборудования.

Находим среднею полную нагрузку для каждого оборудования.

Находим К_м для каждого электроприёмника.

Нагрузка максимальная:

Находим  максимальную активную, реактивную и полную нагрузку для каждого оборудования.

Р_м =К_м*Р_м                      Q_м=К´_м*Q_см                           

Определяем ток для  каждого электроприёмника

 

Затем распределяем оборудование по РП.

На РП1:

Токарные специальные  станки Рэп = 84 кВт

Алмазно-расточные станки Рэп = 10,5 кВт

Заточные станки Рэп = 6,4 кВт

На РП2:

Сверлильные станки Рэп = 16 кВт

Закалочные установки  Рэп = 36 кВт

Круглошлифовальные станки Рэп = 22,5 кВт

Кран мостовой Рэп = 25 кВ∙А ПВ=60%

Наждачные станки Рэп = 3 кВт

На РП3:

Токарные полуавтоматы Рэп = 72 кВт

 Балансировочные станки Рэп = 6,8 кВт

Вертикально-сверлильные  станки Рэп = 18 кВт

Магнитный дефектоскоп Рэп = 2,6 кВт

На РП4:

Вертикально-фрезерные  станки Рэп = 34,4 кВт

Агрегатные станки Рэп = 49,5 кВт

Шпоночно-фрезерные станки Рэп = 15 кВт

 

 

 

 

 

Выбираем трансформатор:

Определяем потери в  трансформаторе:

∆Р_т = 0,02 * S_м(нн) = 0,02 * 228,8 = 4,6 кВт

∆Q_т = 0,1 * S_м(нн) = 0,1 * 228,8 = 22,9 кВт

∆S_т = 23,4 кВ∙А

S_ВН = S_нн + ∆S = 228,8 + 22,9 = 251,7

По справочнику выбираем ТМ400 – 10/0,4

 

 

Расчет и выбор  компенсирующего устройства.

Расчет и выбор компенсирующего  устройства.

Для выбора компенсирующего  устройства (КУ) необходимо знать:

- расчетную реактивную мощность КУ;

- тип компенсирующего  устройства;

- напряжение КУ.

По опыту эксплуатации расчетную реактивную мощность КУ можно              определить из соотношения: исходя из этого можно определить Q1:

где Р1 общая активная нагрузка; Q2 – допустимая реактивная нагрузка;        P2 – допустимая активная нагрузка;

Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения cosφ=0,92…0,98.

Задавшись cosφ из этого промежутка, определяют tgφ.

По моему примеру cos = 0.5, тогда тогда tgφ=1,7

Из таблицы компенсирующих устройств было выбрано КУ   УК2 – 0,415 – 40 – 3УЗ, номинальная мощность 0,415, мощность 40 квар.

По расчетам всего  на НН без компенсирующим устройством было получено, что максимальная активная нагрузка равна 228,8 кВт.

 

Определяются потери:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.3 Расчет и выбор элементов  ЭСН

2.3.1 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств.

Выключатели типа ВА серии 51,52,53,55 предназначены для отключений при коротком замыкании и перегрузках  в электрических сетях, отключений при недопустимых снижениях напряжения, а также для нечастых оперативных  включений и отключений электрических цепей.    

Выключатели ВА серии 51 и 52 имеют тепловое (ТР) и электромагнитный расцепители, иногда только ЭМР. ВА 52 имеют повышенную коммутационную способность. Уставка  срабатывания в зоне перегрузки 1,25  1н.р. в течение времени не более 2 часов (с нагретого состояния).

Имеют двух- и трехполюсное исполнение на напряжение до 660 переменного и 440В  постоянного тока.

Ток срабатывания в зоне перегрузки равен 1,25 от номинального рабочего тока для всех выключателей. Максимальные значения токов короткого замыкания выбирают, если на защищенном участке возможны большие броски тока, обусловленные технологическим процессом включением трансформатора или пуска электродвигателя.

При спокойном  характере нагрузки токи короткого замыкания следует выбирать не более 5*Iн.р., при отсутствии бросков тока короткого замыкания 2*Iн.р.

В случае необходимости, кратность  отсечки можно увеличить в  период эксплуатации.

Уставку по времени срабатывания в зоне перегрузки более 4 следует принимать при тяжелых условиях пуска ЭД (большая кратность пускового тока, значительный момент инерции механизма) или при длительных пиках тока технологической перегрузки.

По условиям отстройки от пусковых токов (или пиков нагрузки) желательно, чтобы ток и время срабатывания превышали  расчетные значения не менее чем, 1,5 раза

По условиям селективности выключатель,который ближе к источнику питания, должен иметь время действия не менее, чем в 1,5 раза больше (при том же токе) времени действия выключателя ниже лежащей ступени.

Для того, чтобы выбрать защитные устройства для автоматизированного  цеха необходимо определить рабочий  ток трансформатора по формуле:

Находим приблизительно расчётный ток для РУ по формуле:

Чтобы определить защитное устройство на двигатель необходимо рассчитать токи для каждого двигателя  по формуле:

Просчитаем токи двигателя  для каждого ЭО:

На РП1:

Токарные специальные станки Iд = 29,6 А

Алмазно-расточные станки Iд = 8,6 А

Заточные станки Iд =20,1 А

На РП2:

Сверлильные станки Iд = 20,3 А

Закалочные установки Iд = 80,3

Круглошлифовальные станки Iд = 4,8 А

Кран мостовой Iд = 3,2 А

Наждачные станки Iд = 12,8 А

На РП3:

Токарные полуавтоматы Iд = 44,5 А

Балансировачные станки Iд = 9,1 А

Вертикально-сверлильные  станки Iд = 16,1 А

Магнитный дефектоскоп Iд = 16,1 А

На РП4:

Вертикально-фрезерные  станки Iд = 10,3 А

Агрегатные станки Iд = 21,2 А

Шпоночно-фрезерные станки Iд = 53 А

 

После того как найден ток для двигателя находим  номинальный ток

Iм = , где – Uном принимается за 0,38 кВт

Iм = А

Исходя из расчетов номинального тока и тока двигателей, выбираем защитные устройства:

Для трансформатора ТМ400 – 10/0,4

∙ Автомат ВА 51 – 37

Для РП1 :

∙ Группа защищена автоматом  ВА 52-31

∙ Предохранители на:

∙ Токарные специальные  станки – ПР2-60

∙ Алмазно-расточные  станки - ПР2-15

∙ Заточные станки - ПР2-15

Для РП2 :

∙ Группа защищена автоматом ВА 51-33

∙ Предохранители на:

∙ Сверлильные станки – ПР2-15

∙ Закалочные установки ПР2-60

∙ Круглошлифовальные станки – ПР2-60

∙ Кран мостовой - ПР2-100

∙ Наждачные станки – ПР2-15

Для РП3 :

∙ Группа защищена автоматом  ВА 52-31

∙ Предохранители на:

∙ Токарные полуавтоматы – ПР2-60

∙ Балансировочные станки – ПР2-15

∙ Вертикально-сверлильные  станки - ПР2-60

∙ Магнитный дефектоскоп – ПР2-15

Для РП4 :

∙ Группа защищена автоматом  ВА 52-31

∙ Предохранители на:

∙ Вертикально-фрезерные  станки – ПР2-60

∙ Агрегатные станки – ПР2-60

∙ Шпоночно-фрезерные  станки – ПР2-60

 

 

 

 

 

 

2.3.2 Выбор  линий ЭСН, характерной линии.

Кабельную продукцию  в зависимости от конструкций  подразделяют на кабели, провода, шнуры.

Кабель – одна или  более изолированных жил (проводников), заключенных, как правило, в оболочку (металлическую, резиновую, пластмассовую), поверх которой в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может накладываться броня с наружным покровом или без него.

Провод – одна неизолированная  или одна и более изолированных жил, поверх которых в зависимости от условий прокладки и эксплуатации может быть неметаллическая оболочка, обмотка и (или) оплетка волокнистыми материалами или проволокой.

Шнур – две или  более изолированных гибких или  особо гибких жил сечением до 1,5 мм² , скрученных или уложенных параллельно, поверх которых в зависимости от условий эксплуатации может быть неметаллическая оболочка и защитные покрытия.

Основными элементами всех типов кабельной продукции являются токопроводящие жилы, изоляция, экраны, оболочка, наружные покровы. В зависимости от назначения и условий эксплуатации экран и наружные покровы могут отсутствовать.

Кабели, провода и шнуры  с резиновой изоляцией для  предохранения изоляции от воздействия  света  и нефтяных продуктов оплетают хлопчатобумажной пряжей. Пряжу для оплетки применяют крученую суровую или окрашенную. Для усиленной механической защиты кабелей и проводов их оплетают хлопчатобумажной пряжей низкой  номеров или льняной нитью. Гибкие шнуры оплетают швейной ниткой.

В зависимости от условий эксплуатации оплетка из хлопчатобумажной пряжи пропитывается атмосферостойкими или противоглинистыми составами.

Чтобы выбрать сечение  кабеля и провода необходимо знать :

-  I_н.а – номинальный ток автомата 

-  I_н.р. – номинальный тока расцепителя

- I _дл – длительный ток в линии

- I _пик – пиковый ток в линии

- I _(y) кз – ток короткого замыкания

Выполним расчеты и  определим тип и сечения кабеля и провода:

 

 

Выполним расчеты и  определим тип и сечения кабеля и провода:

1. По условию известно, что номинальный ток равен току длительному, следовательно:      I_н=I_дл    I_н=335,5 А Iда = 335,5 А

2. Рассчитаем номинальный  ток расцепителя: I_н.р ≥1,1*I_дл = 369,1 А; Получается, что I_н.а. ≥ I_н.р.

3. Из справочника выбираем  автоматический выключатель ВА 51 – 37 , где I_а=400А , I_н.р= 400 А

4. По условию известно , что напряжение равно 380В,  I_н.а=369,1 А, I_н.р.=369,1А, I_к.з.= 3*I_н.р., I_откл=25кА,  следовательно рассчитаем ток короткого замыкания: I_к.з.= 3*369,1=1107,3 А

5. Номинальный ток  расцепителя будет регулироваться ступенчато :                    0.63 I_н.а – 0.8 I_н.а – 1.0 I_н.а

6. Определим ток отсечки,  если по заданию пиковый ток  в линии равен 480 А (т.е. общий максимальный  ток на всей нагрузке):

I_o≥1.25 I_пик                                                                                                                          I_o≥1.25*480 =600A

7.Рассчитаем ток всей  нагрузки : I_н= 1,25*I_н.р. = 1,25*369,1=461,4 А

Вывод: из справочника выбираем кабель сечением 120мм² – трехжильный кабель, прокладка в земле, до 385 А.