Электроснабжение и электрооборудование сварочного цеха

метки: Электроснабжение, Система, Сварочный, Участок, Помещение, Напряжение, Мощность, Пускатель

Электрическая энергия находит широкое применение во всех областях народного хозяйства и в быту. Этому способствуют такие её свойства, как универсальность и простота использования; возможность производства в больших количествах промышленным способом и передачи на значительные расстояния.

В современной технологии и оборудования промышленных предприятий велика роль электрооборудования, т.е. совокупности электрических машин, аппаратов, приборов и устройств, по средствам которых производится преобразование электрической энергии в другие виды энергии и обеспечивается автоматизация технологических процессов.

В настоящем дипломном проекте выполнено электроснабжение и электрооборудование сварочного цеха

Расчет освещения производственных помещений

электроэнергия напряжение освещенность светильник

Раздел 1. Расчетная часть

1.1 Характеристика цеха и потребителей электроэнергии

Характеристика цеха

В данной дипломной работе мы разберем инструментальных цех фирмы ООО «АВЕК» находящийся по адресы Индустриальная 7а

Данные цеха:

Ширина -30 м.

Длина — 48 м.

Высота -6 м.

Категория помещения — В1

Класс зоны — П-lla

1.2 План цеха и список оборудования

Список электрооборудования по плану.

1.3 Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения

Категории электроприемников по надежности электроснабжения определяются в процессе проектирования системы электроснабжения на основании нормативной документации, а так же технологической части проекта. В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники разделяются на следующие три категории: Первая категория объединяет такие электроприёмники, перерыв в электроснабжении которых связан с опасностью для жизни людей, нанесением значительного ущерба народному хозяйству, расстройством сложного технологического процесса, повреждением оборудования, массовым браком продукции. Перерыв в электроснабжении приёмников первой категории допускается только на время автоматического ввода резервного питания. Из приёмников первой категории выделяется особая группа, недопускающая перерыва в питании. В случае нарушения технологического режима при кратковременном перерыве в электроснабжении приёмников первой категории эти приёмники обеспечивают безаварийную остановку технологического процесса и предотвращают возможность взрыва, пожара или разрушения технологического оборудования.Вторая категория надёжности включает приёмники, перерыв в электроснабжении которых может привести к массовому не до отпуску продукции, простою технологических механизмов, рабочих, промышленного транспорта. Перерыв в электроснабжении приёмников этой категории допускается на время, необходимое для включения резервного питания силами эксплуатационного персонала, но не более 1 суток.

Электроснабжение цеха металлорежущих станков

... силовое оборудование, поэтому для этих цехов необходимо точное проектирование схем электроснабжения и учёт электрической энергии. Задачей курсового проекта является проектирование электроснабжения цеха металлорежущих станков. Приобретённые навыки в проектировании сетей электроснабжения цехов и ...

Третья категория объединяет электроприёмники, которые не подходят под вышеуказанные характеристики. Приёмники данной категории допускают перерыв в электроснабжении не более одних суток. Инструментальный цех относится ко второй категории электроприемников, то есть при их отключении возможен не до отпуск продукции. По режиму работы электроприёмники относят к одному из трёх режимов: продолжительному (S1), кратковременному (S2) или повторно-кратковременному (S3) S1 — продолжительный режим. Он продолжается столь длительное время, что превышение температуры нагрева всех его частей, а температурой окружающей среды достигает практически установившегося значения tуст. К нему относятся все остальные электроприёмники не попадающие под режимы S2 и S3. S2 — кратковременный режим -характеризуется не большими по времени периодами работы и длительными паузами, с отключением электроприёмника от сети. К режиму S2 относятся электроприёмники, которые работают при ремонте оборудования. S3- повторно-кратковременный режим, при котором кратковременные периоды работы чередуются с паузами. Металлические части не успевают остывать до температуры окружающей среды. К нему относятся: мостовые, грейферные краны, тельферы и кран-балки. В цехе большая часть электроприемников относится ко второй категории, так как они характеризуется не большими по времени периодами работы и длительными паузами, с отключением электроприёмника от сети.

1.4 Общие требования к электроснабжению объекта

При проектировании системы электроснабжения и реконструкции электрических установок должны рассматриваться следующие вопросы: 1) Перспективы развития энергосистем и систем электроснабжения с учетом рационального сочетания вновь сооружаемых электрических сетей с действующими и вновь сооружаемыми сетями других классов напряжений; 2) Обеспечение комплексного централизованного электроснабжения всех потребителей, расположенных в зоне действия электрических сетей, независимо от их ведомственной принадлежности; 3) Снижение потерь электрической энергии; 4) Ограничение токов короткого замыкания предельными уровнями. При этом должны рассматриваться в комплексе внешнее и внутреннее электроснабжение с учетом возможностей и экономической целесообразности технологического резервирования.

1.5 Ведомость потребителей электроэнергии с указанием необходимых данных для проектирования

Таблица 1. Ведомость установленного оборудования.

№ по плану	Наименование оборудования	Коэффициент использования	Cosц	Мощность установленная КВт
1	Токарный станок	0,4	0,75	7,5
2	Сварочное оборудование	0,7	0,8	5,5
3	Гильотина	0,4	0,75	6,8
4	Приточная вентиляция	0,65	0,8	2,2
5	Вытяжная вентиляция	0,65	0,8	2,1
6	Тельфер	0,2	0,55	3,1

1.6 Выбор величины питающего напряжения

Учитывая, что определяющим параметром технико-экономических показателей является в основном принятое напряжение, рассматриваются возможные варианты электроснабжения, т.е. осуществляется выбор питающего напряжения. Напряжение 10 кВ применяют для внутризаводского распределения энергиина крупных предприятиях с наличием двигателей, допускающих непосредственное присоединение к сети 10 кВ;на предприятиях небольшой и средней мощности при отсутствии или незначительном числе двигателей, которые могут быть присоединены непосредственно к сети 6 кВ а так же при наличии заводской электростанции с напряжением генераторов 10 кВ. Напряжение 6 кВ применяют при наличии на предприятии значительного количества электроприемников на это напряжение, при наличии заводской электростанции на напряжение 6кВ, на реконструируемых предприятиях, имеющих напряжение 6кВ. Для внутрицеховой системы электроснабжения используется напряжение 380 и 660В. Напряжение 380 В применяют для питания силовых общепромышленных электроприемников. Напряжение 660 В рекомендуется для применения в следующих случаях: если по условиям генплана, технологии и окружающей среды не могут быть осуществлены в должной мере глубокие вводы, дробление цеховых подстанций и приближение их к центрам питаемых ими групп электроприемников, и в связи с этим имеют место протяженные и разветвленные сети до 1000 В, а также при крупных концентрированных нагрузках. Целесообразность применения напряжения 660 В должна обосновываться технико-экономическими сравнениями с напряжением 380/220 В с учетом перспективного развития предприятия. Для осветительных установок преимущественно применяют осветительные сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В. Сети с изолированной нейтралью напряжением 220 В и ниже используют, в основном, в специальных электроустановках при повышенных требованиях к электробезопасности. Постоянный ток применяется для резервного питания особо ответственных осветительных приемников и в специальных электроустановках. При напряжении силовых приемников 380 В питание освещения, как правило, осуществляют от трансформаторов 380/220 В, общих для силовой и осветительной нагрузок. Обеспечение качества электроэнергии на зажимах приемников электроэнергии — одна из наиболее сложных задач, решаемых в процессе проектирования и эксплуатации систем электроснабжения. Для рациональной работы электроприемников необходимо, чтобы качество электроэнергии трехфазных сетей соответствовало качественным показателям регламентируемых ГОСТ 13109-77:

• отклонение напряжения (+- 5 % для осветительной сети, +- 5-10% для силовой сети);
• отклонение частоты (от 1,5 до 4%);
• коэффициенты не симметрии и неуравновешенности напряжений (Ки <=2%) Исходя из вышеперечисленных требований устанавливаем напряжение для оборудования инструментального цеха 380/220В для силовой и осветительной сети, с учетом требований показателей качества напряжения внутризаводского распределения энергии — 10 кВ.

1.7 Характеристика помещения

При проектировании системы электроснабжения необходимо правильно установить характер среды, которая оказывает влияние на степень защиты применяемого оборудования. В помещениях с нормальной средой электрооборудование должно быть защищено от механических повреждений, а также от случайных прикосновений к голым токоведущим частям. Инструментальный цех по степени взрыво- и пожаробезопасности можно отнести к безопасному, так как он не имеет помещений, где бы со-держались опасные вещества. По электробезопасности цех относится к классу без повышенной опасности (сухое, хорошо отапливаемое, помещение с токонепроводящими полами, с температурой 18—20°, с влажностью 40—50%).

1.8 Значение освещенности и основные светотехнические величины

Нормирование искусственного или естественного освещения — это установление норм и правил выполнения осветительных установок (ОУ), обеспечивающих требуемые в процессе эксплуатации уровни количественных и качественных показателей этих установок. Правила и нормы освещения регламентируются соответствующими нормативными документами, в основу которых заложены обычно материалы научных исследований, физиологии зрения, гигиены труда, техники и экономики освещения и др. смежных наук, при этом учитывается материальные и энергетические ресурсы страны. Поэтому нормативные документы составляются в каждой стране и отражают уровень развития в ней светотехнической науки и промышленности, а так же техническую политику в области развития производства источников света (ИС) и светотехнических изделий. Целью и задачей нормирования является создание в освещаемом помещении световой среды, обеспечивающей зрительную эффективность ОУ с учётом требований физиологии зрения, гигиены труда, техники безопасности и т.п. при минимальных затратах электроэнергии и других материальных затрат на монтаж и эксплуатацию ОУ. Выбор показателей эффективности ОУ определяется её функциональным назначением. Так же к основным светотехническим величинам относятся:

Световой поток — мощность излучения, оценивается глазом человека, ЛМ.

Освещённость — интенсивность освещения поверхности, которая характеризуется плотностью распределения светового потока

ЛК (люкс) =ЛМ/м^2 . Согласно ПУЭ (6-е изд.) в разд. 1.1.13 определяют в отношении опасности поражения людей электрическим током следующие классы помещений:

1.Помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность. 2.Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

сырости (влажность более 75 %) или токопроводящей пыли

токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.)

высокой температуры (выше 35 °С)

возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования — с другой

3.Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

особой сырости

химически активной или органической среды

одновременно двух или более условий повышенной опасности

Территории размещения наружных электроустановок. В отношении опасности поражения людей электрическим током эти территории приравниваются к особо опасным помещениям. Учитывая вышеперечисленные факторы, определяем категорию помещения как: Помещение без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность. По точности работы производственные помещения разделяются на восемь разрядов , из которых первые шесть (I -VI) характеризуются размером объектов наблюдения, разряд VII регламентируют работы с самосветящими материалами, а разряд VIII относиться к работам, связанным с общим наблюдением за ходом производственного процесса. Объекты наблюдения характеризуются линейными размерами. Характеристика помещений согласно ПУЭ.

Составляем характеристику цеха и заносим в таблицу №2

Таблица №2

Наименование помещения	Характеристика зрительных работ	Разряд зрительных работ	Плоскость нормирования	Наименьший размер различаемых объектов, мм	Коэффициент запаса	Норма освещенности ,ЛК	Класс помещения с точки зрения пожароопасности.
Инструментальный цех	Общее наблюдение за ходом производственного процесса: постоянное	XIII	Г-08	—	0,6	55	П-IIа

1.9 Характеристика помещения

Характеристика помещений, оценка зрительных работ В инструментальном цехе производятся работы очень высокой точности. Разряд и подразряд приведены в таблице 3.

Наименование помещения	Разряд		Подразряд
ТП	XI		б
РУ	XI		б
Сварочный цех	XIII		б
Бытовка	X		а
Кабинет начальника
	XI		б
Склад	X		а

Характеристика помещений согласно ПУЭ. Цех обработки корпусов деталей относится к производственным помещениям с нормальными условиями среды: — ТП, РУ, сварочный цех, бытовка, кабинет начальника цеха, склад, — помещения с нормальной средой. Виды и системы освещения источников света

Виды и системы освещения источников света

[Электронный ресурс]//URL: https://drprom.ru/diplomnaya/sistema-elektrosnabjeniya-svarochnogo-uchastka/

Наименование помещения	Плоскость нормированной освещенности	Освещенность
ТП	Г-0.8		50 ЛК
РУ	Г-0.5		50 ЛК
Склад	Г-0.7		50 ЛК
Сварочный цех	Г-0.8		150 ЛК
Бытовка	Г-0.3		50 ЛК
Кабинет начальника	Г-0.5		50 ЛК
Производственное помещение	Г-0.8		300 ЛК

Система освещения комбинированная, так как в цеху имеется как общее освещение, так и каждый станок снабжен лампами местного освещения. Кроме этого для эвакуации людей предусмотрено аварийное освещение, которое составляет от общего 5%.., для создания данной освещенности выделить один светильник из ряда рабочего освещения. В качестве источников света принять люминесцентные лампы.

1.10 Расчет количества светильников

Для освещения производственного помещения цеха принять к установке светильника типа ЛСП 02. 2*80 с люминесцентными лампами ЛД 80 ВТт. Для остальных помещений выбранные светильники. В цеху светильники расположились рядами параллельно длинной стороне помещения. В служебно-бытовых помещениях светильники расположились в центре помещения. Для оптимального выбора освещения по технико-экономическим показателям рассмотреть 2 варианта светильников одного типа, но с различными мощностями ламп.

Вариант №1. СПС 02 2*80 ЛД -80 Вт,

Вариант№2. ЛПС02 2*40 ЛД 40 Вт. Расчет освещения помещений цеха Рассчитать для производственного помещения методом использования светового потока, а для бытовых методом удельной мощности. Производственное помещение. — Выбрать коэффициент зрительных работ. 2 В +1 — Выбрать нормированную освещенность Е = 300 лк — Выбрать тип светильника с лампами. Вариант 1. ЛСП 02 2*80 ЛД-80 Вт Ф ев =3 865 лм. — Выбрать коэффициент запаса Кзап. согласно I 51. Кзап 1,5 — Выбрать коэффициент минимальной освещенности Z=l,15. — Определить коэффициенты отражения от потолка Sn, стен Sct, рабочей поверхности S р.п., в в зависимости от отделки помещения, Sn=50%, S ст= 30%, S р.п. = 10%. Согласно | 5J Потолок и стены побелены, полы бетонные. — Вычислить индекс помещения i по формуле: I=A*B \ Hp (A+B) Где, А — длина цеха м, В — ширина цеха м, Нр — расчетная высота м. Нр= Н — (пев + h р.п.), где Н — высота в помещении потолка м. h р.п. — высота свеса светильника м. h р.п. — высота рабочей поверхности м. Нр. = 8-(1+1)=6м.

I=( 48*30)/( 6*(48*30))=3.08

Определить расстояние между светильниками по ширине. L= X* Нр, где X — величина, характеризующая кривую силу света. L= 1,4*6=9 м. Расстояние между рядами принять 9 м. Вычислить необходимое число светильников по формуле: En*S*Ks*Z U*Фсв*2 Е — нормированная освещенность лк. S — площадь помещения кв.м. Кз — коэффициент запаса. Z — коэффициент минимальной освещенности. U — коэффициент использования светового потока. Ф ев — световой поток лампы лм п св_=300*1 440*1,5*1.15/0,63*3 865*2=15 св Принять к установке 153 светильника. Вычислить фактическую освещенность Еф по формуле: Еф = п св*и*Ф ев/S*Ks*Z Е ф= 15*0,63*2*3 865/1 440*1,5*1,15= 299,96 лк. — Проверить выполнение освещенности Е Е= Е ф- Е нЕм 299.9-300/300=-0,01%. Отклонение расчетной освещенности от нормированной допускается в пределах от минус 10% до 20%. согласно ПУЭ. -10%< -0,01<20:%, Окончательно принять к установке 15 светильника. Окончательное расстояние между торцами принять 42,5 см. -Определить расстояние от стены до крайнего ряда L L <0.3L L=0.3*9=2.7m

Для варианта 2 расчет ведется аналогично, данные приведены таб. 10

Таблица 5

K зап	Z	I	и	LM	П св. шт	ам	LM	Ф св. лм
1,5	1,15	3,1	0,63	9	4	0,3	0,5	Z

Вариант 1. Светильники расположились в 4 ряда ,по 4 в каждом. Расчет освещений для служебно-бытовых помещений. ТП 4*8*3,6 -Вычислить расчетную высоту Нр по формуле Hp=(hcB+h р.п), Н — высота в помещении м. h св. — высота свеса светильника м. h р.п. — высота рабочей поверхности м. Нр= 3.6 — (1+1) = 1,6 м. — Определить коэффициент отражения от потолка Spn от стены, Sct, рабочей поверхности в зависимости от отделки помещения. Потолок, стены, побелены для лучшего отражения светового потока, пол бетонный. Sri = 70% Sct =50% Spn= 10% Вычислить число светильников. Руд*8 Рев Руд- удельная мощность, приходящая на один кв.м. S — площадь помещения м. Рев — мощность светильника. п ев =12**(4*8)/ 16*4*3,6 м=2 лп. 16 Сварочный цех псв =12**(16*8)/ 160=10 лп. Для остальных помещений расчет ведется аналогично, данные сведены в

Таб. 11

Наименование помещений	Кол-во светильников
Сварочный цех	5 св.
Бытовка	2 св.
РУ	2 св.
Кабинет начальника	2 св.
Склад	2 св.

1.11 Расчет осветительных сетей

Разработать тип схемы освещения Для осветительной сети принять однофазную двухпроводную схему освещения. В цеху установить светильники типа ЛСП 02 со стартернои схемой зажигания. 4.2 Определить осветительные нагрузки Производственное помещение. Вариант 1. Ј Рл= п *2*Рл, где Ј Рл — суммарная мощность ламп одного ряда, кВт п — число светильников в ряду, шт. Рл — мощность ламп в кВт. 1Рл =4*2*0,8=6 кВт. Рр=1,25*Кс*ЈРл,где Рр -расчетная мощность, кВт. Кс — коэффициент спроса для групповых сетей, принять 1 согласно I 51. Рр= 1,25*1*6=7,5 кВт. Для варианта 2 и для остальных помещений расчет ведется аналогично.

Результаты расчетов приведены в таб.6

Наименование помещений	Pр КВт	РЛ, кВт
Произв. помещения	7,5	6
Сварочный цех	0,47	0,38
Бытовка	0,19	0,15
РУ	0,19	0,15
Кабинет начальника	0,19	0,15
Склад	0,19	0,15

1.12 Выбор аппаратов защиты осветительной сети

Определяем номинальный ток в Группе 1:

Аналогично вычисляем для остальных групп основного и аварийного освещения и заносим в таблицу №4 Вычисляем расчётный ток расцепителя автоматического выключателя по условию:

Для автоматического выключателя Группы 1 Выбор АВ производим по каталогу [TDM Electric] По току расцепителя выбираем тип автоматического выключателя. Для Группы 1 выбираем автоматический выключатель типа ВА47-29 1Р 1А 4,5кА х-ка В TDM с током расцепителя 1А. Аналогично определяем для остальных групп основного и аварийного освещения и заносим в таблицу № Выбираем головные автоматические выключатели в ЩО и ЩАО по условию:

Для головного автоматического выключателя в ЩО:

№ Группы	Рн, КВт	Iн, А	I_р^*, А	I_(р АВ), А	Тип АВ
Основное освещение
Группа 1	0,052	0,2	0,25	1	ВА47-29 1Р 1А 4,5кА х-ка В TDM
Группа 2	0,052	0,2	0,25	1	ВА47-29 1Р 1А 4,5кА х-ка В TDM
Аварийное освещение
Группа 1А	0,052	0.2	0.25	1	ВА47-29 1Р 1А 4,5кА х-ка В TDM
Головные АВ
ЩО	0,104	0,4	0.5	2	ВА47-29 1Р 2А 4,5кА х-ка В TDM
ЩАО	0,052	0,2	0,25	1	ВА47-29 1Р 1А 4,5кА х-ка В TDM

Выбираем тип автоматического выключателя ВА47-29 1Р 2А 4,5кА х-ка В TDM с током расцепителя 2 А. Головной автоматический выключатель в ЩАО выбираем аналогично и заносим в таблицу

1.13 Выбор сечения проводов осветительной сети

Освещение цеха выполнено по стенам в кабель каналах (т.к. по справочнику помещение не пожароопасное).

В связи с малыми токами, исходя из условия механической прочности выбираем по ПУЭ табл. 1.3.6. ВВГ 3Ч1,5 (для каждой из групп).

ВВГ расшифровывается как медный кабель с ПВХ оболочкой, ПВХ изоляцией и отсутствием защитного покрова. В — ПВХ изоляция В — ПВХ оболочка Г — отсутствие защитного покрова («голый») Для остальных групп основного и аварийного освещения определяем аналогично и заносим в таблицу Для выбора сечения и марки кабеля от ЩО до РЩ определяем по току в сети

По условию механической прочности выбираем кабель по ПУЭ таб.1.3.6 ВВГ 5Ч1,5. Для ЩАО находим аналогично и заносим результаты в табл.№5

№ Группы	Рн, КВт	Iн, А	Iдоп. , А	Марка провода
Группа 1	0,05	0,2	0,25	ВВГ 3Ч1.5
Группа 2	0,05	0,2	0,25	ВВГ 3Ч1.5
Группа 1А	0,05	0,2	0,25	ВВГ 3Ч1.5
Питающая линия
От ЩО до РЩ	0,1	0,4	0,5	ВВГ 5Ч1,5
От ЩАО до РЩ	0,05	0,2	0,25	ВВГ 5Ч1.5

1.14 Расчёт падения напряжения

Сечение проводов и кабелей по допустимой потере напряжения определяют главным образом для осветительных сетей. Для силовых сетей этот метод расчёта применяют лишь при сравнительно большой их протяжённости (вне цеховые сети).

Сечение проводов и кабелей с одинаковым сечением по всей длине рассчитывают по формуле:

где P- расчётная нагрузка, КВт l- общая длина линии, м

?U- допустимая потеря напряжения сети, % С- коэффициент, зависящий от напряжения и удельного сопротивления. Определяем С по таблице 38 [4] С=77 Из данной выше формулы определяем ?U:

Определяем падение напряжения на линии 1 группы осветительной сети. l = длина линии к каждому светильнику 1 группы рабочего освещения, м

= 0,052 кВт = 1,5 мм ² Процентное соотношение потери напряжения удовлетворяет нормам и составляет менее 4%. Остальные линии рабочего и аварийного освещения вычисляем аналогично и заносим в сводную таблицу №6.

Таблица №6

Группы осветительных линий	Длина линии, м	Сечение кабеля, мм2	?U, %
Группа 1	19,0	1,5	0,0016
Группа 2	24,0	1,5	0,01
Группа 1А	42,0	1,5	0,02

1.15 Расчет электрических нагрузок

Создание каждого промышленного объекта начинается с его проектирования, а определение ожидаемых (расчетных) значений электрических нагрузок является первым основополагающим этапом проектирования СЭС. Необходимость определения ожидаемых нагрузок промышленных предприятий вызвана неполной загрузкой некоторых электроприемников (ЭП), не одновременностью их работы, вероятностным случайным характером включения и отключения ЭП. Правильное определение ожидаемых электрических нагрузок и обеспечение необходимой степени бесперебойности их питания имеют большое значение. Также правильное определение электрических нагрузок является основой рационального построения и эксплуатации СЭС промышленных предприятий. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты в схеме электроснабжения, расход цветного металла, потери электроэнергии и эксплуатационные расходы. Ошибки при определении электрических нагрузок приводят к ухудшению технико-экономических показателей промышленного предприятия.

Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала сетей и неоправданному увеличению мощности трансформаторов и прочего оборудования. Занижение может привести к уменьшению пропускной способности электрической сети, к лишним потерям мощности, перегреву проводов, кабелей и трансформаторов, а следовательно, к сокращению срока их службы. — электрические нагрузки в узлах электроснабжения определяют для выбора сечения питающих линий, мощности трансформаторов, номинальных токов коммутационных аппаратов, установок защиты. При определении расчетных электрических нагрузок можно пользоваться основными методами: упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума);

• удельного потребления электроэнергии на единицу продукции;
• коэффициента спроса;

— удельной плотности электрической нагрузки на 1 м2 производственной площади. Метод коэффициента спроса является упрощенным методом, основанным на методе коэффициента максимума. Он применяется при определении электрических нагрузок на шинах подстанций и распределительных устройств. В задании на дипломный проект приведены таблицы установленных мощностей ЭП по инструментальному цеху и их поэтому в данном случае для расчета можно применить метод коэффициента спроса.

1.16 Сводные данные о приемниках электроэнергии

В связи с расположением оборудования, и экономических соображений, будет выгодно поставить, два силовых шита ЩУ-14 и ЩУ-15. Далее рассмотрим распределение оборудования по силовым щитам и занесем их в таблицу

Таблица №7 «Электрооборудование ЩУ-14 и ЩУ-15»

№ по плану	Наименование оборудования	Ки	Cosф	Pпасп
3	Токарный станок	0,8	0,75	8,4
1	Вытяжной вентилятор	0,65	0,8	0,5
1	Приточная вентиляция	0,65	0,8	0,5
3	Сверлильный станок	0,7	0,85	8,2
2	Сварочный аппарат	0,5	0,75	5,2
1	Тельфер	0,5	0,8	3,2
1	Гильотина	0,65	0,8	5

1.17 Расчет электрических нагрузок силовых щита инструментального цеха

Группа А ,где

Группа Б, где

Таблица № 9.

Наименование оборудования	Кол-во шт	Рном кВт	Kи	Рсм кВА	tg?	Qсм кВАр
		Ед.	Общ.
Токарный станок	3	4,2	12,6	0,8	3,36	0,86	2,85
Сверлильный станок	3	4,1	12,3	0,8	3,28	0,86	2,8
Сварочный аппарат	2	2,6	5,2	0,5	1,3	0,86	1,1
Тельфер	1	1,6	1,6	0,6	0,96	0,86	0,82
Гильотина	1	2,5	2,5	0,7	1,75	0,62	1,08
Итого:	8	15	34,3	3,4	10,65	4,1	8,65
Вытяжная вентиляция	1	0,25	0,25	0,65	0,2	0,73	0,15
Приточная вентиляция	1	0,25	0,25	0,65	0,2	0,73	0,15
Итого:	2	0,5	0,5	1,3	0,4	1,46	0,3

1).При определении расчётных нагрузок потребителей работающих в повторно кратковременном режиме для расчёта приводиться к постоянному режиму работы:

Находим для токарного станка :

4,2 кВт

Для остальных находим аналогично и заносим данные в таблицу 2).Определяем активную сменную мощность по формуле:

Находим для гильотины: Для остальных находим аналогично и заносим

3).Определяем реактивную сменную мощность по формуле:

tg

определяем по справочнику [Электроснабжение объектов] (учебник) Приложение 22 или рассчитать через sin:

Находим для сварочного аппарата: КВАр Для остальных находим аналогично и заносим данные в таблицу № 9

4).

Расчет максимальных нагрузок электроприемников . Определяем величину отношения наибольшего электроприемника к наименьшему.

Отношение находим по формуле из методического пособия по формуле:

• токарный станок (7,5 кВт);
• Приточная вентиляция(0,4 кВт).

; 5.Определяем сумму номинальной мощности электроприемников: ; 6.Определяем сумму активной сменной мощности по формуле:

;

7. Определяем сумму реактивной сменной мощности по формуле:

;

8.Определяем групповой коэффициент использования по формуле:

;

9.Расчет максимальных нагрузок электроприемников. Величина эффективного числа ЭП определяет выбор методики расчета нагрузок РП по группе А. Общее место ЭП группы А, составляет 5 элементов (n = 5), отношение номинальных мощностей наиболее и наименее крупных ЭП в группе А составляет 20 ().

Общий коэффициент использования группы А:

1).Выбираем самый мощный электроприемник рассматриваемой группы: (Токарный станок ) 2).Выбираем ЭП, номинальные мощности которых равны половине мощности наибольшего или больше ее. По условию таковых электроприемников не имеется, значит число таких электроприемников равно 1.

; . 3).Находим относительное значения числа и мощности крупных ЭП по соотношениям:

Исходя из этого определяем относительное число эффективных ЭП (табл.2.2.) на основе интерполяции.

4).Далее определяем абсолютное число эффективных ЭП:

5).Исходя из этого определяем коэффициент максимума активной мощности (табл.2.1.) по найденным значениям и с использованием интерполяции.

6).Определяем расчетную максимальную активную мощность группы А:

7).Находим расчетный максимум реактивной мощности по формуле:

Коэффициент максимума реактивной мощности при эффективном числе ЭП меньше 10 принимается равным 0,5 поэтому:

8).Теперь для всего РП вычисляются расчетные суммарные максимальные активные и реактивные мощности по группам А и Б:

9).Находим полную мощность по формуле:

10).Находим ток нагрузки получасового максимума:

;

• Исходя из условия механической прочности, выбираем кабель по ПУЭ ВВГ .

1.18 Расчёт сечения проводов распределительной сети

Определим токовую нагрузку в каждой линии и выберем сечение проводов по длительному допустимому току согласно ПУЭ таблица 1.3.4. по условию I _доп. ? I_н. .Составим сводную таблицу. Определим силу тока номинальную для токарного станка по формуле и заносим в таблицу № 9

Исходя из условия механической прочности выбираем кабель по ПУЭ ВВГ . Остальные потребители аналогично и заносим в таблицу № Выбор марки провода. В современном представленном ассортименте, при выборе провода нужно учитывать не только правильность выбранного сечения, но и марку. Марка провода или кабеля — это буквенное обозначение, характеризующее материал токопроводящих жил, изоляцию, степень гибкости и конструкцию защитных покровов. В маркировке отечественных проводов используются следующие обозначения:

• первая буква указывает на материал токопроводящей жилы ( А — алюминий), если отсутствует в марке провода буква А — это означает, что токопроводящая жила выполнена из меди;
• вторая буква обозначает провод;
• третья буква — материал изоляции (например, Р — резина, В — поливинилхлорид, П — полиэтилен).

Марку провода выбираем по номинальному току по справочнику.

В марках проводов могут также присутствовать буквы, характеризующие другие элементы конструкции:

№/п	Наименование оборудования	Р_н,кВт	I_н,А	Марка провода и сечение, мм	d_трубы, мм
1	Токарный станок	8,4	17,01	ВВГ 5Ч2,5	15
2	Сверлильный станок	8,2	16,6	ВВГ 5Ч2,5	15
3	Гильотина	5	10,1	ВВГ 5Ч2,5	14
4	Приточная вентиляция	0,5	0,95	ВВГ 5Ч2,5	14
5	Вытяжная вентиляция	0,5	0,95	ВВГ 5Ч2,5	14
6	Сварочный аппарат	5,2	10,5	ВВГ 5Ч2,5	14
7	Тельфер	3,2	6,5	ВВГ 5Ч4	14
—	Питающий силовой кабель	—	24,3	ВВГ 5Ч6	16

Кабель ВВГ расшифровка: В — виниловая оболочка, В — виниловая изоляция жилы, Г — без наружного защитного покрытия (голый).

Прокладка кабеля от РЩ до ЭП осуществляется в трубах, диаметр трубы выбирается по СНиП 3.05.06-85 (пп 3.41-3.49 прокладка проводов и кабелей в стальных трубах).

Радиус изгиба берется обычно 6-7 диаметров кабеля. Заполнение трубы — порядка 60%. Исходя из этого и считаем. Расчетный наружный диаметр кабеля = 7 мм, далее находим диаметр трубы:

Выбираем трубу диаметром 14мм для кабеля ВВГ 5Ч2,5. Остальные находим аналогично и их результаты заносим в таблицу № 10

1.19 Расчет падения напряжения

Сечение проводов и кабелей по допустимой потере напряжения определяют главным образом для осветительных сетей. Для силовых сетей этот метод расчёта применяют лишь при сравнительно большой их протяжённости (вне цеховые сети).

Сечение проводов и кабелей с одинаковым сечением по всей длине рассчитывают по формуле: где P- расчётная нагрузка, кВт l — общая длина линии, м ?U — допустимая потеря напряжения сети, % С- коэффициент, зависящий от напряжения и удельного сопротивления. Определяем С по таблице 38 (С = 77 для меди) Из данной выше формулы определяем ?U:

Для токарного станка: 14 м. Остальные потребители вычисляем аналогично и заносим в таблицу №12. Процентное соотношение потери напряжения удовлетворяет нормам и составляет менее 4%. Остальные линии рабочего и аварийного освещения вычисляем аналогично и заносим в сводную таблицу №12.

Таблица 12.

№ по плану	Наименование оборудования	Pном,
кВт	Длина линии, м	Сечение, мм2	?U, %
1	Токарный станок	8,4	11	2,5	0,5
2	Сверлильный станок	8,2	7	2,5	0,2
3	Сварочный аппарат	5,2	8	2,5	0,21
4	Вытяжная вентиляция	0,5	12	2,5	0,03
5	Приточная вентиляция	0,5	7,5	2,5	0,01
6	Тельфер	3,2	17	2,5	0,28
7	Гильотина	5	9	2,5	0,23

1.20 Выбор аппаратов защиты силового оборудования

Назначение аппаратов защиты: для защиты от коротких замыканий; для защиты двигателей (в т. ч. с функцией реле защиты от перегрузки); для защиты электроустановок; для защиты пусковых сборок от коротких замыканий; для защиты трансформаторов; как главные и аварийные выключатели; для коммутирования постоянного тока; как аппарат защиты трансформаторов напряжения во взрывоопасных зонах. Автоматические выключатели выбирают по номинальному току из таблицы № 10 Для токарного станка выбираем автоматический выключатель по условию: ; = 17,01 1,25 = 21,26А

Выбираем расчётный ток расцепителя автоматического выключателя по справочнику: I_р^* — расчётный ток расцепителя. I_р^* = 21,2А Так как по условию данного дипломного проекта мы используем во всех ЭП пятипроводную систему питания, то автоматические выключатели следует выбирать трехполюсные. Поэтому: I_р^* = 50А По току расцепителя выбираем тип автоматического выключателя. Для токарного станка выбираем автоматический выключатель типа ВА47-63 3Р 50А 4,5кА х-ка С TDM, и заносим в таблицу № 12. Остальные аналогично. Из этого следует:

ВА 47- выключатель автоматический серии 47

29- ток расцепителя

1Р — однополюсной

50А — номинальный ток 2А

4,5кА- максимальная отключающая способность 4,5кА

TDM — фирма производитель

№/п	Наименование оборудования	Рн , кВт	Iн, А	I_р^*, А	I_рАВ,А	Тип АВ
1	Токарный станок	8,4	17	21,2	50А	ВА47-63 3Р 50А 4,5кА х-ка С TDM
2	Сверлильный станок	8,2	16,6	20,75	50А	ВА47-63 3Р 50А 4,5кА х-ка С TDM
3	Сварочный аппарат	5,2	10,5	13,12	16А	ВА47-63 3Р 16А 4,5кА х-ка С TDM
4	Приточная вентиляция	0,5	0,95	1,2	6А	ВА47-63 3Р 6А 4,5кА х-ка С TDM
5	Вытяжная вентиляция	0,5	0,95	1,2	6А	ВА47-63 3Р 6А 4,5кА х-ка С TDM
6	Гильотина	5	10,1	12,6	16А	ВА47-63 3Р 16А 4,5кА х-ка С TDM
7	Тельфер	3,2	6,5	8,1	16А	ВА47-63 3Р 16А 4,5кА х-ка С TDM
	Вводный АВ ЩУ- 14/15				63А	ВА47-63 3Р 63А 4,5кА х-ка С TDM

1.21 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов для главных понизительных подстанций (ГПП) промышленных предприятий должен быть технически и экономически обоснован, так как это оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. При выборе числа и мощности силовых трансформаторов используют методику технико-экономических расчетов, а также учитывают такие показатели, как надежность электроснабжения потребителей, расход цветного металла и потребная трансформаторная мощность. Для удобства эксплуатации систем промышленного электроснабжения стремятся к применению не более двух-трех стандартных мощностей трансформаторов, что ведет к сокращению складского резерва и облегчает взаимозаменяемость трансформаторов. Выбор трансформаторов следует производить с учетом схем электрических соединений подстанций, которые оказывают существенное влияние на капитальные вложения и ежегодные издержки по системе электроснабжения в целом, определяют ее эксплуатационные и режимные характеристики. В данном дипломном проекте мы рассматриваем инструментальный цех ООО «Авек» На территории завода находится

понижающая трансформаторная подстанция (ТП-200).

Общее число трансформаторов: 2 шт.

Марка трансформатора: ТМ 250

Напряжение: 6(10)/0,4 кВт.

К ТП-200 протянут силовой питающий кабель, который разветвляется на ввод каждого трансформатора. Постоянно работает только 1 трансформатор.

От ввода трансформатора напряжение распределяется по группам.

1.22 Выбор магнитных пускателей и тепловых реле

Пускатели классифицируются по:

• виду схемы включения нагрузки (как правило электродвигателя):

нереверсивный или реверсивный

• номинальному напряжению главной цепи.

степень защиты IР00 (открытые): для установки в отапливаемых помещениях на панелях, в закрытых шкафах и других местах, защищенных от попадания воды, пыли и посторонних предметов.

степень защиты IP40 (в оболочке): для установки внутри не отапливаемых помещений, в которых окружающая среда не содержит значительного количества пыли и исключено попадание воды на оболочку пускателя.

степень защиты IP54 (в оболочке): для внутренних и наружных установок в местах, защищенных от непосредственного воздействия солнечного излучения и атмосферных осадков.

• наличию дополнительных (сигнальных, блокировочных) контактов:

могут быть замыкающими (з) или размыкающими (р) в разных комбинациях, дополнительные контакты могут быть встроены в пускатель или изготовлены в виде отдельной приставки. Часть дополнительных контактов может быть использована в схеме пускателя, например, в реверсивном пускателе — для осуществления электрической блокировки.

• роду тока и по напряжению втягивающей катушки:

переменного тока на различные напряжения из стандартного ряда.

• наличию теплового реле:

Нормируемые технические характеристики:

К важнейшим характеристикам пускателя относятся:

• Максимально допустимый ток главной цепи в амперах.

Нормируется для режима работы пускателя АС-1, АС-3 или АС-4 отдельно

для каждого из значений напряжения главной цепи, т.е. рабочего напряжения пускателя;

• Максимально допустимое напряжение главной цепи (В);
• Напряжение питания втягивающей катушки (В).

Может быть выбрано из ряда 24, 36, 42, 110, 220, 380 В переменного тока. Некоторые типы пускателей изготавливаются с магнитной системой с питанием катушки управления постоянным током, при этом их включают в цепь переменного тока через выпрямитель.

• Коммутационная износостойкость.

Исчисляется в миллионах циклов включения-выключения. Для определения коммутационной износостойкости необходимо задать режим работы пускателя, напряжение главной цепи, ток главной цепи (или мощность управляемого двигателя) и, по соответствующей номограмме, приведенной в техническом описании пускателя, определить гарантированное число включений-отключений. При этом необходимо учесть, что режим работы пускателя учитывает частоту его включений-отключений в час. Таким образом, надежная работа пускателя определяется целым рядом факторов, которые необходимо правильно оценить на этапе его выбора.

• Максимально допустимый ток вспомогательных контактов.

Исчисляется в амперах при заданном напряжении на контактах.

• Мощность, потребляемая втягивающей катушкой (указывается в ваттах).

При выборе пускателя широко применяется термин «величина пускателя». Термин этот условный и характеризует допустимый ток контактов главной цепи пускателя. При этом подразумевается, что напряжение главной цепи составляет 380В и пускатель работает в режиме АС-3.

Максимальный ток главной цепи составляет:

• для нулевой величины — 6,3 А;
• для первой величины — 10 А;
• для второй величины — 25 А;
• для третьей величины — 40 А;
• для четвертой величины — 63 А;
• для пятой величины — 100 А;
• для шестой величины — 160 А.

Рассмотрим ЩУ-14.

Токарный станок I_ном=17А (из таб.№11).

Выбор пускателя осуществляем по условию I_ном?I_п

Для токарного станка выбираем пускатель второй величины 50А марки ПМЛ.

Для остальных находим аналогично и результаты заносим в таблицу №13

Пускатели серии ПМЛ выпускаются сразу с тепловым реле. Ток теплового реле пускателя соответствует номинальному току пускателя

Таблица №13

Оборудование	I_ном, А	I_п, А	Марка	Наличие теплового реле
ЩУ-14
Токарный станок	17	25	ПМЛ-2420	+
Сверлильный станок	16,6	25	ПМЛ-2420	+
Гильотина	10,01	25	ПМЛ-2420	+
Сварочный аппарат	10,5	25	ПМЛ-2420	+
Тельфер	6,5	10	ПМЛ-1420	+
ЩУ-15
Вытяжная вент.	0,95	10	ПМЛ-1210	—
Приточная вент.	0,95	10	ПМЛ-1210	—

Первая цифра — величина пускателя по номинальному току:

• «1» — 10А;
• «2» — 25А;
• «3» — 40А;
• «4» — 63А;

Вторая цифра — характер работы электродвигателя и наличие теплового реле:

• «1» — без реле, нереверсивный;
• «2» — с реле, нереверсивный;
• «4» — с реле, реверсивный;
• «5» — без реле, реверсивный.

Третья цифра — исполнение пускателя по степени защиты и наличию кнопок:

• «0» — без корпуса;
• «1» — в корпусе без кнопок;
• «2» — в корпусе с кнопкой « Пуск» и «Стоп»;
• «3» — в корпусе с кнопкой «Пуск» и «Стоп» и сигнальной лампой;
• «4» — в корпусе без кнопок;
• «5» — в корпусе с кнопкой «Пуск и «Стоп»;

«6» — в корпусе IPZO

Четвертая цифра — количество контактных групп:

• «0» — 1″з» (на 10 — 25А), 1″з»+ 1″р» (на 40 — 63А);
• «1» — 1″р» (на 10 — 25А);
• «2» — 1″з» (на 10 — 25А и 40 — 6ЗА);
• «5» — 1″з» (на 10 — 25А) — постоянный ток;
• «6» — 1″р» (на 10 — 25A) — постоянный ток.

1.23 Расчет защитного заземления

Расчет заземления производится для того чтобы определить сопротивление сооружаемого контура заземления при эксплуатации, его размеры и форму. Как известно, контур заземления состоит из вертикальных заземлителей, горизонтальных заземлителей и заземляющего проводника. Вертикальные заземлители вбиваются в почву на определенную глубину.

Горизонтальные заземлители соединяют между собой вертикальные заземлители. Заземляющий проводник соединяет контур заземления непосредственно с электрощитом.

Заземление служит для снижения напряжения прикосновения до безопасной величины. Благодаря заземлению опасный потенциал уходит в землю тем самым, защищая человека от поражения электрическим током.

Величина тока стекания в землю зависит от сопротивления заземляющего контура. Чем сопротивление будет меньше, тем величина опасного потенциала на корпусе поврежденной электроустановки будет меньше.

Заземляющие устройства должны удовлетворять возложенным на них определенным требованиям, а именно величины сопротивление растекания токов и распределения опасного потенциала.

Поэтому основной расчет защитного заземления сводится к определению сопротивления растекания тока заземлителя. Это сопротивление зависит от размеров и количества заземляющих проводников, расстояния между ними, глубины их заложения и проводимости грунта.

Исходные данные для расчета заземления:

1. Основные условия, которых необходимо придерживаться при сооружении заземляющих устройств это размеры заземлителей.

1.1. В зависимости от используемого материала (уголок, полоса, круглая сталь) минимальные размеры заземлителей должны быть не меньше:

• а) полоса 12х4 — 48 мм2;
• б) уголок 4х4;
• в) круглая сталь — 10 мм2;
• г) стальная труба (толщина стенки) — 3.5 мм.

Минимальные размеры арматуры применяемые для монтажа заземляющих устройств (рис.4)

рис.4

1.2. Расстояния между заземляющими стержнями берется из соотношения их длины, то есть: a = 1хL; a = 2хL; a = 3хL.

рис.5

В зависимости от позволяющей площади и удобства монтажа заземляющие стрежни можно размещать в ряд, либо в виде какой ни будь фигуры (треугольник, квадрат и т.п.).

1.3. Длина заземляющего стержня должна быть не меньше 1.5 — 2 м.

рис.6

Исходные данные:

• Размеры инструментального цеха 12х8;
• Климатическая зона — 1;
• Почва — глина нормальной влажности;
• Используются электроустановки стандартного напряжения 380В.

1).

Возьмем стержни длиной 2 метра ) и диаметром диаметром 1 сантиметр ()

2).

Определяем сопротивление грунта с учетом коэффициента сезонности.

По справочнику [Методические указания по контролю состояния заземляющих устройств электроустановок], по таблице 3.5. выбираем коэффициент сезонности для 1-ой климатической зоны, с нормальной влажностью.

ш_ct=1,8

По таблице 3.4. берем отдельное сопротивление грунта для почвы

Глина

Общее сопротивление грунта:

3).

Определяем сопротивление растекания тока с одиночного стержня:

где:

Определим расстояние от поверхности земли до стержня:

Возьмем расстояние от поверхности земли до стержней , тогда:

;

Получаем сопротивление одиночного заземлителя:

Округляем до целого значения:

4).

Оценим предварительное количество заземлителей:

, где:

В установках до 1000В нормированное сопротивление заземляющего устройства принимают равным 4 Ома (, тогда предварительное количество заземлителей равно:

Округляем до целого значения и принимаем

Определяем расстояние между стержнями по формуле:

Отношение,

Далее по таблице 3.6. выбираем коэффициент взаимного экранирования вертикальных стержней:

5).

Рассчитаем длину соединительной полосы. Стержни будем располагать в ряд.

6).

Определим удельное сопротивление грунта для соединительной полосы:

• 1 климатическая зона;
• удельное сопротивление грунта (глина);

7).

Сопротивление растекания тока полосы:

Ширину полосы возьмем b = 0,01м.

8).

Вычислим требуемое сопротивление группы стержней:

Уточняем количество стержней:

Отсюда видно, что предварительная оценка стержней была достаточно точной. Оставляем конечное число стержней, то есть берем 5 электродов.

9).

Проверка:

• условие выполняется, следовательно расчет выполнен верно.