Проектирование схемы электроснабжения участка цеха

Введение.

Переход России на рыночные отношения, диктует новые пути подхода в экономии электроэнергии  на промышленных предприятиях. Эти пути лежат через создание экономичных, надежных систем электроснабжения промышленных предприятий, автоматизированных систем управления электродвигателями и технологическими процессами.

Проектирование оборудования на предприятии, должно обеспечить более экономичную работу механизмов и уменьшать эксплуатационные расходы. Передача, распределение и потребление выработанной электроэнергии, должны производиться с высокой экономичностью и надежностью.   

Для обеспечения этого при проектировании электроснабжения, должна выбираться надежная и  экономичная, система распределения электроэнергии, на всех ступенях применяемого напряжения, с максимальным приближением высокого напряжения к потребителю. 

В данном дипломном проекте рассматривается вопрос по выбору основного оборудования участка цеха и его электроснабжение. Весь расчет питающей сети и выбор оборудования ведутся  с точки зрения, экономии электроэнергии и производственных ресурсов.

Технически правильное решение этих вопросов, позволит предприятию, успешно решать свои задачи в условиях рынка.   

1.      Силовое электрооборудование участка.

1.1. Технико-экономические показатели энергетического оборудования, производственный процесс. 

Цех №52 (цех вспомогательного производства, занимается изготовлением стапельной и технологической оснастки), расположен в одном из корпусов завода. Тип производства – мелкосерийный, так как упал спрос на продукцию.

Его производственная площадь составляет 1700 м2. По характеру окружающей среды, цех является помещением с нормальной средой. Категория потребителей по степени бесперебойности питания в электроснабжении II. Все оборудование питается от сети переменного тока, напряжением 380 В.  

Вся производственная площадь цеха, разбита на участки, каждый из которых, выполняет определенную производственную программу. В соответствии с этим, каждый участок оснащен металлорежущим оборудованием, предусмотренным технологическим процессом. Участки снабжены станками с програмно-числовым управлением, фрезерными, токарными, расточными, сверлильными станками, а так же другими видами металлорежущего оборудования. Для транспортировки заготовок и крупных деталей, в цехе имеются кран балки.

Характеристика существующего электрооборудования цеха, по типу нагрузки:

Освещение                        —   62 кВт.

Вентиляция                       —   338кВт.

Сварка                               —   214 кВА.

Станки                               —   1033кВт.

ВСЕГО — 1433 кВт.

1.2. Характеристика токоприемников цеха.

Основными токоприемниками цеха №52, являются асинхронные короткозамкнутые двигатели металлорежущих станков, на напряжение

380 В, мощностью от 0,12 до 15 кВт. Так же используется вспомогательное оборудование: вентиляторы, грузоподъемные механизмы, освещение.

                                           Таблица 1.1.

Основные данные электроприемников участка.

1.3. Выбор схемы силовой сети и конструктивных элементов. 

Проектируемый участок питается, от цеховой трансформаторной подстанции, по магистральной схеме. По конструкциям, в цехе проложен шинопровод, от которого отводится кабель, соединяющий шину с РП участка. С помощью проводов РП соединяется с тремя малыми РП. От каждой МРП запитываются, по шесть станков. Станки соединяются с МРП также при помощи проводов.

Рис №1.

1.4.           Электрический расчет силовой сети:

1.4.1. Расчет ответвлений к токоприемникам. 

Токарные и шлифовальные станки располагаются на проектируемом участке, распределительные провода, кабели и пусковая аппаратура установлены в помещении с нормальной средой. Условия пуска двигателей легкие.

Данный расчет сводится к выбору проводов, соединяющих малые распределительные пункты, со станками и выбору защитной аппаратуры.

Расчет ответвлений покажем на примере станка 6Т12.

Определяем максимальный рабочий ток ответвления:

Iм = ∑Iном= Iн1 + Iн2 + Iн3+ Iн4        [1.1.]

Где  Iн1;н2;н3;н4 – номинальный ток первого, второго, третьего, четвертого и пятого двигателя.

Iм = 19,8+7,2+0,41+0,72 = 28,13 А.

По справочнику выбираем провод АПВ 4(1х6) проложенный в трубе Ø20 мм. Iдл.доп = 30 А. Проверяем по условию:

Iм Iдл.доп.         [1.2.]

28,13 А < 30 А, условие выполняется,  значит, провод выбран, верно.

Для защиты проводов установим в МРП предохранители, которые выберем по условию:

Iвст. Iм.    и   Iвст. Iпик./α  [1.3.]

Где Iвст. – номинальный ток плавкой вставки предохранителя.

Iпик. – кратковременный пиковый ток..

α – коэффициент пуска, для двигателей с лёгким пуском α = 2,5.

Определяем кратковременный пиковый ток:

Iпик= Iпуск1+Iном2+Iном3+Iном4             [1.4.]

Где Iпуск. – пусковой ток самого крупного двигателя станка:

Iпуск. = Кп · Iном.                                     [1.5.]

Iпуск. = 7 ·19,8 = 138,6 А.

Iпик= 138,6+7,2+0,41+0,72 = 146,93 А.

Определяем отношение Iпик./α, в соответствии, с которым выбираем предохранитель: Iвст. = Iпик./α = 146,93/2,5 = 58,77 А.

Из справочника (лит7) выбираем предохранитель типа ПР-2-60 с током плавкой вставки Iпл.вст. = 60 А.

Проверяем сечение провода на соответствие выбранному предохранителю по условию:

Iдоп. ≥ Кз·Iпл.вст.    [1.6.]

Где Кз – коэффициент защиты, Кз = 0,33.

Iдоп. ≥ 0,33·60 = 19,8 А

30А>19,8 А – условие выполняется, т.е. выбранный предохранитель соответствует сечению провода.

Провода проложим в трубе, диаметр которой выбирается в соответствии с сечением провода.

Для провода АПВ 4(1х6) диаметр трубы равен 20 мм.

Для остальных станков расчёты аналогичны. Результаты этих расчёты приводим в таблице № 1.2.

Таблица 1.2.

1.4.2. Расчет питающей сети.

Этот расчет сводится к выбору проводов, соединяющих РП и МРП. Так же здесь необходимо рассчитать кабель, соединяющий шинопровод цеховой трансформаторной подстанции и распределительный пункт, проектируемого участка. Выбрать предохранители, устанавливаемые в РП и защищающие распределительную сеть до электроприемников.

Расчет для МРП 1: 

- находим общую мощность электроприёмников, подключённых к МРП1:

Pн1 = Σ Pдв.ст. = Pст.1.1 + Pст.2.1 + Рст.3.1       [1.7.1]

Pн1 = (2,2+7,5+0,12+2,2) · 2 +10+3+0,12+0,25 = 37,41 кВт.

- определяем максимальную активную мощность:

Рmax1 = Кc · ∑ Рн1           [1.8.]

Где Кс – коэффициент спроса, Кс = 0,14 (лит 9)

Рmax1 = 0,14·37,41 = 5,23 кВт.

- определяем максимальную реактивную мощность: 

Qmax1 =Рmax1 · tgφ        [1.9.]

tgφ = 1,33 (выбирается в соответствии с видом оборудования на участке).

Qmax1 = 5,23 · 1,33 = 6,95 кВАр.

- определяем полную максимальную мощность:

             [1.10.]

Расчет для МРП 2: 

- находим общую мощность электроприёмников, подключённых к МРП 2:

Pн2 =(2,2+7,5+0,12+2,2) · 2 +10+3+0,12+0,25 = 37,41 кВт.

- определяем максимальную активную и реактивную мощность:

Рmax1 = 0,14·37,41= 5,23 кВт.

Qmax1 = 5,23 · 1,33 = 6,95 кВар.

- определяем полную максимальную мощность:

кВА

Далее находим суммарную активную и реактивную мощности вместе взятых МРП1 иМРП2;

∑Pmax = Pmax1 + Pmax2                [1.11.]            

∑Pmax = 5,23+5,23 = 10,46 кВт.

∑Qmax = Qmax1 + Qmax2              [1.12.]

∑Qmax = 6,95+6,95 = 13,9 кВАр.

Определяем максимальный рабочий ток ответвления:

              [1.13.]

к МРП1:             Imax.раб.1 = 8,697·/√3·380 = 13,21 A 

к МРП2:             Imax.раб.2 = 8,697·10/√3·380 =13,21 A

Далее определяем пиковый ток ответвления:

Iпик= Imax + Imax.кр.д.·Кп    [1.14.]

к МРП1             Iпик1 = 13,21+342,49 = 355,7 А  

к МРП2             Iпик2 = 13,21+342,49 = 355,7 А   

По условию IвстIпик/α выбираем предохранители для защиты линий.

Линия от РП до МРП1: Iпик1 / α = 355/2,5 = 142,8 A. Iвст = 160 А, предохранитель типа ПР-2-200, подходит условию 160 А > 142,8 А, значит предохранитель выбран верно. 

Линия от РП до МРП2: Iпик2 / α = 355/2,5 = 142,8 A. Iвст = 160 А, предохранитель типа ПР-2-200, подходит условию 160 А >142,8 А, значит предохранитель выбран верно.