ЭСН и ЭО участка токарного цеха

Введение

 

Повышения уровня электрификации производства и эффективности использования энергии основано на дальнейшем развитии энергетической базы, непрерывном увеличении электрической энергии.

В наше время при наличии мощных электрических станций, объединенных в электрические системы, имеющих высокую надёжность электроснабжения, на многих промышленных предприятиях продолжается сооружение электростанций. Необходимость их сооружения обуславливается большой удаленностью от энергетических систем, потребностью в тепловой энергии для производственных нужд и отопления, необходимостью резервного питания ответственных потребителей.

Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которой приходится более 60% всей вырабатываемой в стране электроэнергии. С помощью электрической энергии проводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещаются помещения, осуществляется автоматическое управление производственными процессами. Сейчас существуют технологии (электрофизические и электрохимические способы обработки металлов и изделий), где электроэнергия является единственным энергоносителем.

В условиях ускоренного научно  технического прогресса потребление электроэнергии в промышленности резко увеличилось благодаря созданию гибких роботизированных и автоматизированных производств, так называемых безлюдных технологий. Робототехника используется чаще всего на тех участках промышленного производства, которые представляют опасность для здоровья людей, а также на вспомогательных и подъемно транспортных работах.

В наше время разработаны методы расчетов и проектирования цеховых сетей, выбора мощности цеховых трансформаторов, методика определения цеховых нагрузок и т.д. В связи с этим большое значение приобретает вопрос подготовки высококвалифицированных кадров, способных успешно решать вопросы проектирования электроснабжения и практических задач.

Целью данной работы является создание оптимальной схемы низковольтного электроснабжения сварочного участка цеха.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: рассчитать электрические нагрузки; разработать оптимальные схемы низковольтного электроснабжения цеха; выбрать электрооборудование в том числе: силовые трансформаторы, компенсирующие устройства, проводники, коммутационную аппаратуру.

 

 

 

1. Общая часть 

1. Исходный данные для курсового проекта

Таблица 1– исходные данные

 

№	Наименование ЭО	Мощность, кВА	Примечание	Cos	Ku
1	2	3	4	5	6
1,2	Токарно-револьверные многоцелевые станки	10		0,4	0,17
3,21,27	Кран-балки	5,2	ПВ = 60%	0,4	0,35
4,5	Токарные станки с ЧПУ	8		0,5	0,17
6,7,15,16	Сверлильно-фрезерные станки	6,4		0,65	0,17
8	Кондиционер	4,8	1-фазный	0,65	0,8
9…12	Токарные станки с ЧПУ повышенной точности	9,2		0,75	0,17
13,17,18	Координатно-сверлильные горизонтальные станки	12,5		0,75	0,17
14	Строгальный станок	15			0,17
19	Шлифовальный станок	7,5		0,5	0,17
20	Наждачный станок	3	1-фазный	0,5	0,17
22,23	Токарные многоцелевые прутково-патронные модули	18		0,85	0,17
24,29,30	Токарные вертикальные полуавтоматы с ЧПУ	35		0,85	0,17
25,26,28	Координатно-сверлильные вертикальные станки	11		0,85	0,17

 

 

 

 

 

 

 

Переводим однофазные приёмники к трёхфазным:

 

(1.1.1)

 

Переводим однофазныей кондиционер в трёхфазный.

 

кВт

 

Переводим однофазныей кондиционер в трёхфазный.

 

кВт

 

 

Переводим приёмники кратковременного режима работы к длительному:

 

(1.1.2)

Переводим кратковременный режим пуска к длительному режим работы башенный кран:

 

 кВт.

 

 

2. Характеристика потребителе электроэнергии и определение категорий электроснабжения.

 

С ростом уровня индустриализации и механизации работ в строительстве возрастает роль электроснабжения - одного из решающих факторов, обеспечивающих нормальный ход строительных работ. 
В настоящее время на каждого рабочего, занятого в строительстве, приходится более 4 тыс. кВт-ч в год электроэнергии, потребляемой на производственные нужды. Все более сложным становится электротехническое хозяйство строительства. 
Проектирование временного электроснабжения - одна из основных задач в организации строительной площадки. 
Общие требования к проектированию электроснабжения строительного объекта: обеспечение электроэнергией в потребном количестве и необходимого качества (напряжения, частоты тока); гибкости электрической схемы - возможность питания потребителей на всех участках строительства; надежность электропитания; минимизация затрат на временные устройства и минимальные потери в сети.

По степени надежности электроснабжения ПУЭ предусматривает три основных категории:

Первая категория объединяет такие электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, повреждения дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции.

Электроприемники первой категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников питания, перерыв электроснабжения которых допускается только на время автоматического восстановления питания.

Вторая категория надежности включает электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих мест, механизмов и промышленного транспорта. Рекомендуется обеспечивать электропитанием от двух независимых источников, для них допустимы перерывы на время необходимого для включения резервного питания.

Третья категория объединяет электроприемники не серийного производства продукции, вспомогательные цеха и т.п. Для этих электроприемников питание может выполняться от одного источника при условии, что перерывы в электроснабжении не превышают 24 часа.

Электроприёмники, цеха металлоизделий, обеспечивающие жизнедеятельность вентиляция, относятся к второй категории надёжности электроснабжения, а остальные к третьей.

 

3. Выбор варианта схемы электроснабжения и обоснование выбора рода 

тока и напряжения.

 

По структуре схемы строительной площадки электрических сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

Радиальная схема электроснабжения применяется, когда электроприемники расположены в разных направлениях от питания (шкафа или распределительного пункта). Радиальные схемы бывают двухступенчатые или одноступенчатые.

Магистральные - магистральные схемы целесообразно применять для питания силовых и осветительных нагрузок, распределенных относительно равномерно по площади цеха, а также для питания группы электроприемников, принадлежащих одной технологической линии.

Смешанные это схемы, сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем и пригодные для любой категории надежности электроснабжения. От главных питающих магистралей и их ответвлений электроприемники питаются через распределительные шкафы или шинопроводы.

Согласно расположению ЭО показанного на плане 1. Наиболее подходящей является смешанная схема электроснабжения т.к. нагрузки распределены не равномерно.

 

 

 

               2   Расчетная часть

 

2.1 расчет электрических  нагрузок.

 

Распределяем электроприёмники подключенные к ШР1разбивая нагруппы по технологическому процессу.

 

Сварочные	Ku = 0,2;	cos = 0,4;	tg =2,29;
МРС	Ku =0,14;	cos = 0,5;	tg =1,73;
Прессы	Ku =0,17;	cos = 0,65;	tg =1,17;
Краны	Ku =0,35;	cos = 0,5	tg =1,73;
Конвейеры	Ku =0,55;	cos = 0,75;	tg =0,88;

 

Определяемсменную активную и реактивную мощность

 

(2.1.2)

 кВт

 кВт

 кВт

 кВт

кВт

 

Нахожу общую активную мощность

 кВт

 

(2.1.3)

кВАр

кВАр

кВАр

кВАр

кВАр

Нахожу общую реактивную мощность

 кВАр

 

Определяем коэффициент использования по распределительному  устройству (Ku):

 

(2.1.4)

 

 

Находим tg

(2.1.5)

 

 

Определяем эффективное число электроприёмников

 

(2.1.6)

 

По и определяем формулу для нахождения числа электроприёмников

 

 

 то 

 

Если , то

(2.1.7)

 

По справочнику определяем коэффициент максимума по значению .

;

Определяем максимальные нагрузки

 

(2.1.9)

кВт

 

 если

(2.1.10)

 кВАр

 

(2.1.12)

 кВА

 

Находим расчётный ток в ШР 1 по формуле:

 

(2.1.13)

 

 

Расчёт остальных РУ производим аналогичным методом.

 

 

2.2 Расчёт нагрузок осветительных сетей.

 

Рассчитываем мощность осветительной нагрузки по формуле:

 

(2.2.1)

кВт

Находим площадь

 

Определяем количество светильников

 

(2.2.2.)

Где - м ощность одной лампы авна 0,4 кВт

Выбираю светильник ЭПРА 400 ДНаТ с лампой.

 

Определяем расчётную мощность освещения с учётом количества светильников

 

(2.2.3)

PусткВт

Определяем максимальную активную мощность освещения

 

(2.2.4)

Pмос

для пролётных помещений

для зданий с отдельными комнатами

Определяем максимальную реактивную мощность освещения

 

(2.2.5)

 

 

(2.2.6)

Sро

 

Находим Расчётный ток в осветительных сетей по формуле:

(2.2.7)

Iро .

 

 

2.3 Выбор мощности и типа компенсирующих устройств реактивной мощности.

 

Рассчитываем реактивную мощность КУ

 

(2.3.1)

кВАр

Выбираем для компенсации реактивной мощности конденсаторные батареи:

АУКРМ-0,4-100-25-УХЛ4  (100)

АУКРМ-0,4-10-2,5-УХЛ4  (10)

 

Находим реактивную мощность после компенсации:

 

(2.3.2)

кВАр

Определяем полную максимальную мощность и фактический коэффициент мощности cosпосле компенсации.

 

(2.3.3)

 

 кВА

 

(2.3.4)

 

Определяемрасчётный ток КУ по формуле:

 

(2.3.5)

 

 А.

 

А.

 

 

Масштаб: 1:40

 

Pм= 215,44/40 =8,6см;

Sм1 =267,66/40 = 10,7см;

Sм2 =220,15/40 =8,8см;

Qм =155,32/40 = 6см;

Qк =110/40 = 4,4см.

 

Строим треугольник мощностей до компенсации и после компенсации реактивной мощности.

 

Рисунок 1 – Треугольник мощностей

 

2.4 Расчет и обоснование  выбора числа и мощности трансформаторов.

 

Мощность трансформатора выбираем по условию:

 

(2.4.1)

Выбираем трансформатор согласно условию:

 

ТМГМШ-400/10-У1

Т - трёх фазный трансформатор;

М - масляный;

Г - герметичный;

МШ - малошумный;

400 - мощность трансформатора, кВт;

10 - напряжения трансформатора, В;

У1 - климатическое исполнение (У - умеренный климат, 1 - для работы на открытом воздухе).

 

Загрузка трансформатора проверяется по формуле:

 

(2.4.2)

 

 

 

Т.к. трансформатор недогружен,то подключаем к КТП сторонний потребитель S = 130 кВА.

 

 

 

 

2.5 Расчёт параметров  и выбор аппаратов защиты распределительной  и питающей сетей.

 

Выбираем предохранитель для каждого потребителя

Находим расчётный ток каждого потребителя по формуле:

 

(2.1.1)

Рассчитываем расчётный ток для токарно-винторезного станка

 

 

 

Рассчитываем пусковой ток для оборудования с двигателями по формуле:

 

Рассчитываем пусковой ток для токарно-винторезного станка:

(2.5.1)

 

 

Рассчитываем ток плавкой вставки для оборудования с двигателем:

 

(2.5.2)