Расчёт электрических нагрузок
Содержание
Введение
Энергетика - важнейшая часть жизнедеятельности человека. Она является основой развития производительных сил в любом государстве. Энергетика обеспечивает бесперебойную работу промышленности, сельского хозяйства, транспорта, коммунальных хозяйств. Стабильное развитие невозможно без постоянного развивающейся энергетики. Энергетическая промышленность является частью топливно-энергетического комплекса и одной из базовых отраслей тяжелой промышленности. В последнее пятидесятилетие электроэнергетика была в нашей стране одной из наиболее динамично развивающих отраслей. Она опережала по темпам развития как промышленность в целом, так и тяжелую индустрию. Электроэнергетика наряду с другими отраслями народного хозяйства рассматривается как часть единой народно- хозяйственной экономической системы. В настоящее время без электрической энергии наша жизнь немыслима. Электроэнергетика вторглась во все сферы деятельности человека: промышленность и сельское хозяйство, науку и космос.
Электроэнергетика - отрасль промышленности, занимающейся производством электроэнергии на электростанциях и передачей ее потребителям.
Энергетика нашей страны обеспечивает электроснабжение народного хозяйства и бытовые нужды различных потребителей электрической энергии. Основными потребителями являются промышленные предприятия, сельское хозяйство, коммунальные нужды. 70% всей электроэнергии расходуется на технологические процессы предприятий. Электрическая энергия в промышленности применяется для приведения в действие различных механизмов и непосредственно в технологических процессах. При этом около 1/3 электроэнергии расходуется непосредственно на технологические нужды.
|
|
|
Ускорение научно-технического процесса диктует необходимость совершенствования промышленной электроники, создание современных надёжных систем электроснабжения промышленных предприятий, освещения, автоматизированных систем управления электрооборудованием и технологическим процессом.
Основные задачи, решаемые при проектировании системы электроснабжения, заключаются в оптимизации параметров этих систем путём правильного выбора напряжений, определении электрических нагрузок, высоких требований, предъявляемых к бесперебойности электроснабжения, рационального выбора числа и мощности трансформаторов, конструкций промышленных сетей, средств регулирования напряжения, средств симметрирования нагрузки, подавление высших гармонических составляющих в сетях путём правильного построения схемы электроснабжения, соответствующей оптимальному уровню надёжности.
|
|
|
В данном курсовом проекте рассматривается проектирование системы электроснабжения цеха металлоизделий. Цех является составной частью отрасли тяжёлого машиностроения. При проектировании решаются задачи, которые заключаются в определении расчётных электрических нагрузок, в правильном выборе схемы электроснабжения цеха, выборе числа и мощности трансформаторов, конструкции промышленных сетей. Для выбора элементов системы производится расчёт электрических нагрузок, токов короткого замыкания, расчёт сети 0.4кВ, выбор аппаратов управления и защиты, выбор марок и сечений проводов и кабелей, расчёт троллейных линий, определение потери напряжения, а также расчёт заземления.
За последние десятилетия достигнуты значительные успехи не только в микроэлектронике, но и в электроаппаратостроении, в разработке новых электрических и конструкционных материалов, в кабельной технике. Эти достижения открывают новые возможности в способах канализации электроэнергии и в конструкции распределительных устройств (РУ). В частности, применение новых комплектных легко заменяемых узлов электрических сетей и сетевых устройств может потребоваться в быстро изменяющихся производственных условиях современных предприятий.
|
|
|
Характеристика цеха
Проектируемый объект – арматурный цех. В цехе установлено оборудование, на котором производится резка метала, токарная, сверлильная, шлифовальная, фрезерная обработка металла.
В цехе установлены станки: металлорежущие, шлифовальные, токарные, фрезерные.
На токарных станках производится обработка наружных, внутренних и торцевых поверхностей тел вращения цилиндрической, конической и фасонной формы, а также прорезание канавок, нарезание наружной и внутренней резьбы.
Фрезерные станки предназначены для обработки плоских наружных и фасонных поверхностей, прорезание канавок.
Шлифовальные станки служат для обработки наружных и внутренних поверхностей деталей.
Металлорежущие станки служат для размерной обработки металлических заготовок путем снятия материала .
Все станки в цехе размещаются согласно технологической последовательности обработки деталей и их поступления от станка к станку. При размещении оборудования учтены нормы расстояний для безопасных перемещений деталей и самих рабочих в процессе работы.
Арматурный цех имеет следующий размеры: длина- 48 м; ширина- 30 м; высота- 7 м; площадь- 1440 м2.
|
|
|
Цех- это часть главного корпуса завода, расположенного в одноэтажном здании. Перекрытия выполнены из железобетона по железобетонным фермам. Несущими конструкциями являются железобетонные колонны. Ширина пролетов 6 м. Полы в цеху бетонные.
Для транспортирования деталей и узлов, а также для погрузки и разгрузки заготовок, полученных из других цехов завода, в цеху установлен мостовой кран. Для транспортировки грузов, ведения различных ремонтных работ, быстрой эвакуации людей на случай пожара и аварии имеются ворота, выполненные из металла.
Арматурный цех по характеристике окружающей среды относится к помещениям с нормальными условиями. Относительная влажность в помещении в теплый период года составляет 40-44%, а холодный- 40%; температура воздуха 18-22 градуса Цельсия, выделение химически активных веществ и токопроводящей пыли отсутствует. Запыленность воздушной среды- 3 мг/м3.
Производственный уровень шума в цехе составляет 78-92 дБ, для поддержания нормальных условии работы в нем установлены вентиляторы.
Работа в цехе предусмотрена в две смены.
Таблица 1- исходные данные
| № на плане | Наименование ЭО | Рэп, кВт | Примечание |
| Основной цех | |||
| 1-4 | Агрегатный | 2,2+3,0+0,75 | . |
| 5-8 | Агрегатный | 7,5+4,0+1,1 | |
| 9-10 | Вертикально-фрезерный | 5,5+2,2 | |
| 11-15 | Вертикально-фрезерный | 3,0+4,0 | |
| 16-19 | Круглошлифовальный | 5,5+1,1 | |
| 20-21 | Круглошлифовальный | 7,5 | |
| 22-26 | Полированный | 4,0+2,2 | |
| 27-28 | Фрезерно-расточный | 18,5+7,5+2,2 | |
| 29-30 | Токарный полуавтомат | 15,0+5,5 | |
| 31-33 | Радиально-сверлильный | 4,0+2,2 | |
| 42-43 | Расточной | 5,5+2,2 | |
| 44-45 | Давадочный | 4,0+3,0 | |
| Вентиляция | |||
| В1-В4 | Вентиляция вытяжная | 11 | |
| П1-П4 | Приточная вентиляция | 15 | |
| Термическое отделение | |||
| 34-35 | Печь сопротивления | 72 | |
| 36-37 | Транспортер | 2,2 | |
| 38 | Конвейерная печь | 54 | |
| Подъемно транспортное оборудование | |||
| 41 | Кран мостовой | 30+22+15 | ПВ=40% |
| 39-40 | Выпрямитель сварочный | Sпв=48кВА | ПВ=60% |
| 46-47 | Тепловая завеса | 7,5+5,0 |
Щиток освещения: Рн=38кВт, cosα=0,5
Дополнительная нагрузка: Рр=110кВт, Qр=90квар, cosα=0,75
Выбор схемы электроснабжения
Характерной особенностью схем внутризаводского распределения электроэнергии является большая разветвленность сети и наличие большого количества коммутационно-защитной аппаратуры, что оказывает значительное влияние на технико-экономические показатели и на надежность системы электроснабжения.
С целью создания рациональной схемы распределения электроэнергии требуется всесторонний учет многих факторов, таких как конструктивное исполнение сетевых узлов схемы, способ канализации электроэнергии, токи КЗ при разных вариантах и др.
Радиальными схемами являются такие, в которых электроэнергия от источника питания передается непосредственно к приемному пункту. Чаще применяют радиальные схемы с числом ступеней не более двух.
Одноступенчатые радиальные схемы применяют на небольших и средних по мощности предприятиях для питания сосредоточенных потребителей (насосные станции, печи, преобразовательные установки, цеховые подстанции), расположенных в различных направлениях от центра питания. Радиальные схемы обеспечивают глубокое секционирование всей системы электроснабжения, начиная от источников питания и кончая сборными шинами до 1 кВ цеховых подстанций. Питание крупных подстанций и подстанций или РП с преобладанием потребителей I категории осуществляют не менее чем двумя радиальными линиями, отходящими от разных секций источника питания. Двухступенчатые радиальные схемы с промежуточными РП применяют на больших и средних по мощности предприятиях для питания через РП крупных пунктов потребления электроэнергии, так как нецелесообразно загружать основной центр питания предприятия с дорогими ячейками РУ большим количеством мелких отходящих линий.
Магистральная схема применяется для питания электроприемников, не нуждающихся в централизованном или сблокированном режиме работы и расположенном в одном направлении от пункта питания. Наибольшее распространение находят смешанные схемы электрических сетей, сочетающие в себе элементы как радиальных, так и магистральных схем.
Таким образом, предпочтение отдаём схеме «Блок трансформатор-магистраль», поскольку она в данном случае является наиболее целесообразной. В качестве магистральной линии выбираем магистральный шинопровод серии ШMA, к нему через коммутационные аппараты подключаются распределительные пункты, шинные сборки, крупные электроприемники.
Расчёт электрических нагрузок
Расчёт электрических нагрузок выполняем в виде таблицы
В качестве примера определим расчетную нагрузку узла питания ШС3.
В графе 1 указываются наименования ЭП (агрегатный, вертикально-фрезерный, круглошлифовальный).
В графе 2 записывается количество ЭП одинаковой мощности (агрегатный– 4 штуки, агрегатный – 3 штуки, вертикально-фрезерный – 2 штуки, вертикально-фрезерный – 4 штуки, круглошлифовальный – 1 штука).
В графе 3 - номинальная установленная мощность одного (единичного) ЭП (для ШС3 это: агрегатный – 5,95 кВт, агрегатный – 14,6 кВт, вертикально-фрезерный – 7,7 кВт, вертикально-фрезерный – 7 кВт, круглошлифовальный – 6,6 кВт ).
В графе 4 - рассчитывается суммарная номинальная мощность
Pн = npн (1)
где n- количество ЭП;
рн- номинальная мощность одного ЭП.
Рн= 4*5,95=23,8 кВт
Находим суммарное значение номинальных мощностей ЭП
∑Рн =Рн1+…+Рнn (2)
где Рн1 – номинальная мощность первого ЭП;
Рнn – номинальная мощность n-ого ЭП.
∑Рн =23,8+43,8+15,4+28+6,6 = 117,6 кВт
В графе 5, 6 - указываются соответствующие данные группе ЭП - Kи ; cosφ\ tgφ (агрегатный – 0,17; 0,65\ 1,17, вертикально - фрезерный – 0,23; 0,65\ 1,17 и круглошлифовальный – 0,35; 0,65\ 1,17).
В итоговой строке в графе 5 - указывается значения группового коэффициента использования
Ки гр = ∑Ки∙Рн/ ∑Рн (3)
где Ки – коэффициент использования;
Рн – номинальная мощность ЭП.
Ки гр = 23,8/117,6 = 0,2
В графе 7 - соответственно значения Ки∙Рн, , в итоговых строках приводятся суммы этих значений
Ки∙Рн = 0,17∙23,8 = 4,05
Находим суммарное значение ∑Ки∙Рн
∑Ки∙Рн = 4,05+7,5+3,5+6,4+2,31 = 23,8.
В графах 8 - соответственно значения Ки ∙Рн ∙tgφ , в итоговых строках приводятся суммы этих значений
Ки ∙Рн ∙tgφ = 0,17∙23,8∙1,17 =4,7
Находим суммарное значение ∑Ки ∙Рн ∙tgφ
∑Ки ∙Рн ∙tgφ = 4,7+8,8+4+7,5+2,7 = 27,7
В графу 9 - построчно записывают значение
n ∙P 2н =4∙23,82=141,6
В графах 10,11,12,13,14,15 заполняется только итоговая строка:
Определим эффективное число электроприёмников
nэ = ( ∑Pн ) 2/ ∑n ∙P 2нi (5)
где nэ - эффективное число электроприёмников.
nэ = 117,62/ 1140 =12 штук
В тех случаях, где получается число с десятичной частью, округляем его в сторону меньшего значения.
Определяем Кр исходя из значения эффективного числа электроприемников (nэ) и коэффициента использования Кр=1,61.
Активная расчётная мощность ЭП подключенных к узлу питания (графа 12) определяется по формуле
Рр = Кр∙∑Ки∙Рн (6)
где Кр – коэффициент расчетной мощности
Рр = 1,32∙23,58= 31 кВт
Реактивная расчётная мощность ЭП (графа 13) определяется по формуле:
QP = ∑Ки∙Рн∙tgφ при nэ >10 (7)
где Qр – расчетная реактивная мощность.
QP = 27,7 кВар
Найдем полную мощность группы ЭП
SP = √ Q2p+P2p (8)
где Sр – полная расчетная мощность.
SP = √312+27,7 2 = 42 кВ∙А
Значение расчётного тока определим по выражению
Ip = Sp/ √3∙Uн (9)
где Iр – расчетный ток.
Ip = 42/ √3∙0,38 = 65 А
Расчёт электрических нагрузок оставшихся узлов питания производим аналогично.
Рассчитаем отдельно электрические нагрузки крана мостового и освещения.
Кран мостовой
Номинальная мощность одного ЭП рн=67 кВт;
Так как кран мостовой работает в повторно-кратковременном режиме, следовательно, для расчета номинальной общей мощности нужно представить, что кран работает в продолжительном режиме.
Номинальная мощность общая
Рн= рн*√ ПВ (10)
где ПВ- продолжительность включения.
Рн= 67√0,4=42 кВт
Определяем по справочной литературе Ки., соsα и tg α.
Ки.= 0,3
соsα=0,5
tg α=1,7
Так как имеем 1 ЭП, то Ки гр = Ки=0,3 и nэ=1
Освещение:
Электрическая нагрузка осветительной сети будет равна
Ip= Pp/ √2*Uном*cosα (11)
где Pp- номинальная общая мощность осветительной сети;
Uном- номинальное напряжение осветительной сети;
cosα- коэффициент мощности для осветительной сети.
Ip= 38/ √3*0,38*0,5= 119А
Дата добавления: 2019-09-02; просмотров: 723; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!