Электроснабжение механосборочного цеха

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

2.1 Показатели проектирования

Участок механсборочного цеха (УМЦ) предназначен для выпуска передней оси заднего моста грузовых автомобилей.

Цех является составной частью производства машиностроительного завода.

УМЦ получает электроснабжение (ЭСН) от собственной цеховой трансформаторной подстанции (ТП), расположенной на расстоянии 1,5 км от подстанции глубокого ввода (ПГВ).

ПГВ подключена к энергосистеме (ЭНС), расположенной на 8 км. Потребители ЭЭ относятся к 2 и 3 категории надёжности ЭСН.

Количество рабочих смен – 2.

Грунт в районе цеха – глина с температурой +5 °С. Каркас здания сооружен из блоков-секций длиной 6 и 8 м каждый.

Размеры цеха А х В х Н = 50 х 30 х 9 м.

Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные высотой 4,2 м.

Перечень ЭО цеха металлорежущих станков дан в таблице 1.

Расположение основного ЭО показано Листе 1.

Таблица 2.1 Перечень электрооборудования цеха (Лист 1)

№ по плану	Наименование оборудования	n	Рн, кВт
1	2	3	4
1…3	Наждачные станки	3	1,8
4…6	Карусельно-фрезерные станки	3	12,5
7,8	Вертикально-протяжные станки	2	15
9…11	Токарные полуавтоматы	3	18
12…14	Продольно-фрезерные станки	3	34
15,23	Горизонтально-расточные станки	2	12,8
16,17	Вертикально-сверлильные станки	2	5,5
18,19	Агрегатные горизонтально- сверлильные станки	2	11

 

Продолжение таблицы 2.1

1	2	3	4
20,21	Агрегатные вертикально сверлильные станки	2	9
22,29	Шлифовально-обдирочные станки	2	4,5
24,25	Вентиляторы	2	5
26,27	Круглошлифовальные станки	2	3,5
28	Закалочная установка	1	25
30,31	Клепальная машина	2	6,2

 

 

 

 

 

                                        

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 ТЕХНИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ  РАЗДЕЛ

3.1 Расчет электрических  нагрузок

При проектировании электроснабжения предприятия важным вопросом является расчет электрических нагрузок, с учетом этих нагрузок производится выбор всех элементов электроснабжения.

   Определяем активную мощность Рсм:

                                            Рм=Кс  · Рн  · n                               (3.1) [8стр. 22]

где  Kи=коэффициент использования электроприемников,  n=количество ЭП, Рn=номинальная мощность электроприемников, кВт.

Рм (3)=3Рм (1)

Рм1 (3)=3 · 1,8=5,4 кВт

Рм1=0,8 · 5,4 · 3=12,96 кВт

Рм2=0,8 · 12,5 · 3=30 кВт

Рм3=0,8 · 15 · 2=24 кВт

Рм4=0,8 · 18 · 3=43,2 кВт

Рм5=0,8 · 34 · 3=81,6 кВт

Рм6=0,8 · 12,8 · 2=20,48 кВт

Рм7=0,8 · 5,5 · 2=8,8 кВт

Рм8=0,8 · 11 · 2=17,6 кВт

Рм9=0,8 · 9 · 2=14,4 кВт

Рм10=0,8 · 4,5 · 2=7,2 кВт

Рм11=0,8 · 5 · 2=8 кВт

Рм12=0,8 · 3,5 · 2=5,6 кВт

Рм13=0,8 · 25=20 кВт

Рм14=0,8 · 6,2 · 2=9,92 кВт

 

 

 

 

Определяем реактивную мощность Qсм: 

  Qм= Рсм · tg j                                       (3.2) [8 стр. 22]

где   tg ϕ=0,75.  По таблице Брадиса по заданному значению cosϕ.

Qм1=12,96 · 0,75=9,72 кВАр

Qм2=30 · 0,75=22,5 кВАр

Qм3=24 · 0,75=18 кВАр

Qм4=43,2 · 0,75=32,4 кВАр

Qм5=81,6 · 0,75=61,2 кВАр

Qм6=20,48 · 0,75=15,36 кВАр

Qм7=8,8 · 0,75=6,6 кВАр

Qм8=17,6 · 0,75=13,2 кВАр

Qм9=14,4 · 0,75=10,8 кВАр

Qм10=7,2 · 0,75=5,4 кВАр

Qм11=8 · 0,75=6 кВАр

Qм12=5,6 · 0,75=4,2 кВАр

Qм13=20 · 0,75=15 кВАр

Qм14=9,92 · 0,75=7,44 кВАр

 

Определяем максимальную полную мощность:

                                                           _______

                                                  Sm =ÖPм2 + Qм2                                               (3.3) [8 стр. 22]

____________

Sm1 =Ö12,96 2 + 9,72 2 = 16,2 кВА

                                                            ___________

Sm2 = Ö30 2 + 22,5 2 = 37,5 кВА

                                                              _________

Sm3= Ö24 2 + 18 2 = 30 кВА

____________

Sm4 = Ö43,2 2 + 32,4 2= 54 кВА

                                                         ___________

Sm5 = Ö81,6 2 + 61,2 2 = 102 кВА

                                                         

                                                           _____________

Sm6 = Ö20,48 2 + 15,36 2 = 25,6 кВА

__________

Sm7 = Ö8,8 2 + 6,6 2 = 11 кВА

_____________

Sm8 = Ö17,6 2 + 13,2 2 = 22 кВА

                                                            __________

Sm9 = Ö14,4 2 + 10,8 2 = 18 кВА

                                                                _________

Sm10 = Ö7,2 2 + 5,4 2 = 9 кВА

                                                                  ________

Sm11 = Ö8 2 + 6 2 = 10 кВА

__________

Sm12 = Ö5,6 2 + 4,2 2 = 7 кВА

__________

Sm13 = Ö20 2 + 15 2 = 25 кВА

______________

Sm14 = Ö9,92 2 + 7,44 2 = 12,4 кВА

    Sm.об.= 16,2 + 37,5 + 30 + 54 + 102 + 25,6 + 11 + 22 + 18 + 9 + 10 + 7 + 25 + 12,4 =

=379,7 кВА 

Определяем максимальный ток:

                          Im = Sm/(1,73 ∙ Uн)                                           (3.4) [8 стр. 10]

                          Im = 379,7/(1,73 ∙ 0,4) = 548,7 А 

Полученные значения заносим в таблицу 2

Таблица 3.2 Расчётные данные активной и реактивной мощности, максимальная мощность и максимальный ток.

Наименование	Кс	Рн, кВт	tgj	Рм ,кВт	Qм ,кВАр	Sm , кВА	Im ,А
1	2	3	4	5	6	7	8
Наждачные станки	0,8	1,8	0,75	12,96	9,72	16,2
Карусельно-фрезерные станки	0,8	12,5	0,75	30	22,5	37,5
Вертикально-протяжные станки	0,8	15	0,75	24	18	30
Токарные полуавтоматы	0,8	18	0,75	43,2	32,4	54
Продольно-фрезерные станки	0,8	34	0,75	81,6	61,2	102
Продолжение таблицы  3.2
1	2	3	4	5	6	7	8
Горизонтально-расточные станки	0,8	12,8	0,75	20,48	15,36	25,6
Вертикально-сверлильные станки	0,8	5,5	0,75	8,8	6,6	11
Агрегатные горизонтально-сверлильные станки	0,8	11	0,75	17,6	13,2	22
Агрегатные вертикально-сверлильные станки	0,8	9	0,75	14,4	10,8	18
Шлифовально-обдирочные станки	0,8	4,5	0,75	7,2	5,4	8
Вентиляторы	0,8	5	0,75	8	6	10
Кругло шлифовальные станки	0,8	3,5	0,75	5,6	4,2	7
Закалочная установка	0,8	25	0,75	20	15	25
Клепальная машина	0,8	6,2	0,75	9,92	7,44	12,4
Итог						379,7	548,7

 

3.2 Выбор силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы являются основным электрическим оборудованием электроэнергетических систем, обеспечивающим передачу и распределение электроэнергии на переменном трёхфазном токе от электрических станций к потребителям. В справочных данных на трансформаторы приводятся: тип, номинальная мощность, номинальные напряжения обмоток, потери мощности холостого хода и короткого замыкания, напряжения короткого замыкания, ток холостого хода. Тип, номинальную мощность, номинальное напряжение обмоток, потери холостого хода и короткого замыкания, напряжение короткого замыкания, ток холостого хода заносим в таблицу 3.

Таблица 3.3 Технические данные масляного двух обмоточного трансформатора общего назначения

Тип	Sнт кВа	ВН Uн1	НН Uн2	U к/з Uк,%	I х/х	Х/х Px	К/з   Pк
ТМ	1000	10…6	0,4	4,5	2,1	0,95	5,5
ТМ	1000	0,4	0,25	4.5	2.1	0,95	5,5

                  Sнт = Sm/(n ∙  Kз )                                                    (3.5) [8 стр. 58]

                                      Sнт = 379,7/(2 ∙  0,6) = 316,4 кВА 

                                  где   Kз = 0,6 - 0,7

 

3.3 Выбор и построение  схемы электроснабжения

Выбираем магистральную схему электроснабжения.

При магистральной схеме электроснабжения питающие магистрали присоединяются к распределительным щитам вторичного напряжения цеховых трансформаторных подстанций или непосредственно к трансформаторам по схеме блока: трансформатор - магистраль.

Дальнейшее распределение энергии производится распределительными магистралями, присоединёнными к главной магистрали с помощью коммутационных и защитных аппаратов.

Магистральные схемы, в отличие от радиальных,  находят применение при нагрузках, которые распределены относительно равномерно по площади цеха.

    Достоинство магистральной схемы питания заключаются в сравнительно небольшом количестве отходящих линий, уменьшающем расход цветных металлов, и уменьшения габаритов распределительных установок (лист 2).

       

3.4 Расчет  токов короткого замыкания

Задачей расчёта токов к.з. является определение действующего значения, установившегося тока к.з. (Iк) мгновенного значения тока к.з. ударного тока к.з. (iу). По  току Iк проверяется оборудование на термическую устойчивость, по току iу оборудование проверяют на динамическую устойчивость.

          Порядок расчёта.:

1. Составляем расчётную схему (рис.1, а), на которой указывается система питания, трансформаторы, силовые реакторы, воздушные и кабельные линии.
2. Составляем схему замещения (рис.1, б)

Рис 1. Расчётная схема (а) и схема замещения (б)

 

3. Намечаем точки К1,К2. Расчёт токов к.з. в точках производится в относительных единицах.

Задаём базисные знания напряжения:

Uбi=Uсрн=10,5 кВ

Uб2= Uсрн=0,4 кВ

Uб3= Uсрн=0,25 кВ

 

Рассчитаем токи в точке К1

                                              Iк(3)= Uk/(Ö3 · ZТ)                     (3.6) [8 стр. 58]                   

                                                                              Iк(3)= 10,5/(1,73 · 35) = 0,17 кА                                       

 

Рассчитаем токи в точке К2

                                            Iк(3) = 0,4/(1,73 · 35) = 0,006 кА        

 

Рассчитаем токи в точке К2

                                            Iк(3) = 0,25/(1,73 · 35) = 0,004 кА                         

Рассчитываем ударный ток в точке К1

Ударный коэффициент составляет Ку = 1,3

                                        iу = Ö2 · Ку · Iк(3)                                                          (3.7) [8 стр. 58]

                                         iу = 1,4 · 1,3 · 0,17 = 0,309 кА                                                                               

Рассчитываем ударный ток в точке К2

                                         iу = 1,4 · 1,3 · 0,006 = 0,01 кА  

 Рассчитываем ударный ток в точке К3

                                                                 iу = 1,4 · 1,3 · 0,004 = 0,0073 кА  

Расчетные данные заносим в таблицу 4.

Таблица 3.4 Таблица расчётных данных короткого замыкания.

Точка к.з.	Iк(3), кА	iу , кА
К1	0,17	0,309
К2	0,01	0,01
К3	0,004	0,0073

 

 

3.5 Выбор электрооборудования

3.5.1 Выбор низковольтной защитной  аппаратуры, проводов и кабелей.

Согласно ПУЭ от перегрузок необходимо защищать силовые и осветительные сети, выполненные внутри помещений открыто проложенными изолированными незащищенными проводниками с горючей изоляцией; силовые сети, когда по условию технологического процесса или режима их работы могут возникать длительные перегрузки; сети взрывоопасных помещений или  взрывоопасных наружных установок независимо  от условий технологического процесса или режима работы сети. Для защиты электрических сетей напряжением до 1 кВ применяют плавкие предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле магнитных пускателей. Для защиты электрических сетей от токов КЗ служат плавкие предохранители.