Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Электрооборудование и электроснабжение цеха металлоизделий

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Российский государственный профессионально-педагогический

университет»

Институт электроэнергетики и информатики

Екатеринбургский электромеханический колледж

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ И ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ

ЦЕХА МЕТАЛЛОИЗДЕЛИЙ

Пояснительная записка к курсовому проекту

КП 140613.405.02.00.00.ПЗ

Исполнитель:

Студент группы 405 зТОР В.А.Буденков

Руководитель:

__________________________________________ Н.А.Хусточка

Должность, место работы

Екатеринбург 2011

ВВЕДЕНИЕ

Энергетическая программа России, разработанная на длительную перспективу, предусматривает прежде всего широкое внедрение энергосберегающих техники и технологии.

В связи с этим важное значение приобретает рационализация энергопотребления, включающая в себя снижение удельного расхода электроэнергии и увеличение энерговооруженности отраслей народного хозяйства. При этом ведущая роль принадлежит инженерно  техническим

работникам, занимающимся вопросами распределения и использования

электроэнергии на промышленных предприятиях, транспорте и сельском хозяйстве.

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.

Одна из главных экономического и социального развития

Российской Федерации предполагает обеспечить в двадцать первом веке

экономический прогресс общества, глубокие качественные сдвиги в

материально  технической базе на основе ускорения научно 

технического прогресса, интенсификации общественного производства,

повышения его эффективности. Решение этой задачи во многом зависит от

высококвалифицированных специалистов среднего звена  техников 

электриков, призванных обеспечить дальнейшее совершенствование

способов электрификации промышленных предприятий и установок всех

отраслей промышленности с применением современных средств

электронно  вычислительной техники.

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.

Энергетической программой предусмотрено создание мощных

территориальных производственных комплексов в тех регионах, где

сосредоточены крупные запасы минеральных и водных ресурсов. В условиях

возрастающей ограниченности не возобновляемых ресурсов, усложнение

и удорожание их добычи, удовлетворение потребности электроэнергии

опирается во все большей мере на ускоренный рост ядерной энергетики и

и обеспечение ее высокой эксплуатационной возможности.

Структурные преобразования в экономике России, планируемые

правительством в долгосрочной концепции, предусматривают до 2020 г.

Не только ее стабилизировать, но и существенное развитие, в первую

очередь за счет производства новых материалов, комплектующих изделий,

высокопроизводительного специального технологического оборудования

для выпуска конкурентно  способной продукции.

Реализация намеченных правительством программ возможна только

при условии технического перевооружения предприятий, успешного

проведения конверсии оборонно  промышленного комплекса, восстановление

научно  технического и технологического паритетов России, на мировом

рынке достижений науки и техники. Все это позволит преодолеть

кризисные явления и дополнительно в указанный период создать

более 2500 тыс. новых рабочих мест.

1 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

1.1 КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

- Кран мостовой -3шт

а) номинальное напряжение  380 В

б) мощность  30 кВт

в) режим работы  средний

г) частота  50 Гц

д) род тока  переменный

е) тип привода  двигательный

- Термоэлектрическая установка -3шт

а) номинальное напряжение  380 В

б) мощность  20 кВт

в) режим работы  продолжительный

г) частота  50 Гц

д) род тока  переменный

- Вентилятор вытяжной -1шт

а) номинальное напряжение  380 В

б) мощность  55кВт

в) режим работы  продолжительный

г) частота  50 Гц

д) род тока  переменный

- Вентилятор приточный -1шт

а) номинальное напряжение  380 В

б) мощность  75 кВт

в) режим работы  продолжительный

г) частота  50 Гц

д) род тока  переменный

е) тип привода  двигательный

- Обдирочные станки типа РТ-503 -10ШТ

а) номинальное напряжение  380 В

б) мощность  37кВт

в) режим работы  продолжительный

г) частота  50Гц

д) род тока  переменный

е) тип привода  двигательный

- Обдирочные станки типа РТ-21001 -12ШТ

а) номинальное напряжение  380 В

б) мощность 21кВт

в) режим работы  продолжительный

г) частота  50Гц

д) род тока  переменный

е) тип привода  двигательный

- Кривошипные станки типа КПМ-3ШТ

а) номинальное напряжение  380 В

б) мощность  15кВт

в) режим работы  продолжительный

г) частота  50Гц

д) род тока  переменный

е) тип привода  пневматика эл.компрессор

- Фрикционные станки типа КПМ-3ШТ

а) номинальное напряжение  380 В

б) мощность  7,5кВт

в) режим работы  продолжительный

г) частота  50Гц

д) род тока  переменный

е) тип привода  пневматика эл.компрессор

1.2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

При определении электрических нагрузок групп электрических

приемников расчетной величиной является средняя мощность наиболее

нагруженной смены.

Средняя активная или реактивная мощность за наиболее загруженную

смену определяется по расходу электрической энергии. Согласно ПУЭ

за расчетную активную мощность принята мощность получаемого минимума,

который является расчетной величиной для выбора всех элементов

электроснабжения по нагреву проводников, трансформаторов и аппаратуры.

Расчетная активная мощность P соответствует такой длительной

неизменной нагрузке током I, которая эквивалентна ожидаемой изменяемой

нагрузке по наиболее тяжелому тепловому действию, максимальной

температуре или тепловому износу кабеля, либо трансформатора.

Р=ΣРК, (1.1)

где Р средняя активная мощность, за максимально загруженную

смену, кВт;

ΣР сумма номинальных мощностей приемников, кВт;

К коэффициент использования .

Q=P tgφ, (1.2)

где Q средняя активная мощность за максимально загруженную

смену, квар;

tgφ  коэффициент реактивной мощности.

tgφ= _(1.3)

где cosφ  коэффициент мощности

sinφ= _(1.4)

Р=РК, (1.5)

где К коэффициент максимума_.

n=, (1.6)

где n эффективное число электроприемников;

ΣР сумма номинальных мощностей приемников, кВт;

Р  номинальная мощность электроприемника из группы, кВт.

Q=QК, (1.7)

где Q расчетная реактивная мощность, квар;

Q средняя реактивная мощность за максимально загруженную

смену, квар;

К= 1,1  при К<0,2 и n≤ 100, а также при К≥ 0,2 и при n< 10.

S=, (1.8)

где S полная мощность, кВА;

Р расчетная активная мощность, кВт;

Q расчетная реактивная мощность, квар.

I= , (1.9)

где I максимальный ток, А;

U номинальное напряжение, кВ;

S полная мощность, кВА.

Расчет по формулам сводим в таблицу 1.1.

2. КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ

Так как коэффициент реактивной мощности превышает

эффективный tgφ≤ 0,33, делаем вывод о необходимости компенсации

реактивной мощности.

Компенсация реактивной мощности это приближение источника

реактивной мощности к потребителю с целью уменьшения потерь

при передаче электрической энергии.

Определяем мощность компенсирующей установки:

Q=Р(tgφ - tgφ), (2.1)

Для ШМА 1.

Q=195,4 (0,83- 0,33)= 97,7 квар

Для ШМА 2.

Q=149,1(0,83- 0,33)= 74,5 квар

где Р активная средняя мощность, кВт;

tgφ  фактический коэффициент реактивной мощности цеха;

tgφ эффективный коэффициент реактивной мощности.

2) На полученное значение подбираем стандартное компенсирующее

устройство:

Для ШМА 1. Для ШМА 2 . УКМ58-0,4-100-10 УЗ УКМ58-0.4-100-10 УЗ

3) Проверка:

tgφ=, (2.2)

Для ШМА 1. Для ШМА 2 .

tgφ== 0,31 tgφ==0,16

Qку ном  мощность компенсирующей установки, квар.

4) Определяем полную мощность цеха с учетом компенсации:

Sp=, (2.3)

Для ШМА 1. Sp==336,03 кВА

Для ШМА 2. Sp==110,24 кВА

где Рр  расчетная активная мощность в цехе, кВт;

Qp  расчетная реактивная мощность в цехе, квар;

Qку ном  мощность компенсирующей установки, квар.

3. ВЫБОР СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

На действующих предприятиях при наличии суточного графика

потребителя номинальную мощность трансформатора следует выбирать

не по максимальной нагрузке потребителя, а по величине средней мощности

в наиболее загруженной смене из характерных суток. Если мощность

трансформатора выбирать по максимальной нагрузке потребителя то в периоды

средних, а тем более минимальных нагрузок трансформатор будет не догружен,

а, следовательно, его номинальная мощность будет завышена.

Рисунок 3.1

Выбор числа и мощности силовых трансформаторов зависит от

категории надежности электроснабжения и от мощности подстанции.

В случае выхода из строя одного из трансформаторов, оставшийся

в работе трансформатор должен запитывать потребителей I и II категории.

При этом он будет работать с перегрузкой.

1) Намечаем число трансформаторов с учетом категории надежности

электроснабжения:

n = 2 1,4 × Sном ≥ S1+S2

n = 3 1,4 × 2Sном ≥ S1+S2

n = 1 1,3 × Sном ≥ S2

где Sном  мощность одного трансформатора, кВА;

S1 и S2  мощность потребителей I и II категории.

Так как имеются потребители I категории выбираем:

n = 2

2) Определяем мощность трансформаторов:

Sтр.=, (3.1)

Sтр==536,77кВА

где Sр  полная мощность цеха с учетом компенсации, кВА;

Кд.п = 1,04 коэффициент допустимых перегрузок.

3) Намечаем тип и мощность трансформаторов по справочнику по 2

разным вариантам, чтобы в дальнейшем путем сравнения

технико  экономических характеристик выбрать вариант с наименьшими

потерями:

1 вариант 2 × ТМ-400/10

2 вариант 2 × ТМФ-400/10

4) Проверяем выбранные варианты трансформаторов на аварийные

перегрузки. Причем оба варианта должны пройти проверку:

n = 2 1,4 × Sном ≥ S1+S2

1 вариант

1,4 × 400 = 560 кВА,

S1+ S2= 558,25 кВА

560 ≥ 558,25 кВА

2 вариант

1,4 × Sном ≥ S1 + S2

560 ≥ 558,25 Ква

5) Выписываем технические данные трансформаторов и заносим

в таблицу 1.2.

Таблица3.1 Технические данные трансформаторов

Вариант	Sном тр.	∆ Рх.х	∆ Рк.з	Uк.з	Iх.х	К
Вариант	кВА	кВт	кВт	%	%	тыс. руб
2 × ТМ-400/10	400	0,95	5,9	4,5	2,1	108
2 × ТМФ-400/10	400	0,95	5,9	4,5	2,1	111

6) Определяем потери электрической энергии по вариантам:

∆W=n, (3.2)

Кз =, (3.3)

Кз = = 0,47

где Кз  коэффициент загрузки трансформаторов;

Sр  полная мощность цеха с учетом компенсации, кВА;

n  число трансформаторов;

Sном  мощность одного трансформатора, кВА.

, (3.4)

=2405 ч

где τ  время потерь, ч;

Тмах  время максимальной загрузки трансформаторов, ч.

1 вариант

∆W=2=44702,5 кВт∙ч

2 вариант

∆W=2=44702,5 кВт∙ч

где n  число трансформаторов;

∆Рх.х  потери холостого хода, кВт;

∆Рк.з  потери при коротком замыкании, кВт;

Кип  коэффициент изменения потерь, кВт/ квар;

Кип = 0,02……….0,12 кВт/ квар;

Iх.х  ток холостого хода, %;

Uк.з  напряжение короткого замыкания, %;

Sном  номинальная мощность одного трансформатора, кВА;

Тв  время включения, ч.

7) Определяем стоимость потерь:

Сп = Со × ∆W × 10, тыс. руб

1 вариант

Сп =2 × 44702,5 × 10=89,4 тыс. руб

2 вариант

Сп = 2 × 44702,5 × 10=89,4 тыс. руб

где Со  себестоимость электрической энергии, Со=2 руб/кВт∙ч;

∆W  потери электрической энергии, кВт∙ч.

8) Определяем стоимость амортизационных отчислений:

Са =, (3.5)

1 вариант

Са == 13,6 тыс. руб

2 вариант

Са ==13,9 тыс. руб

где Ра  % амортизационных отчислений;

К  цена трансформатора, тыс. руб;

n  число трансформаторов.

9) Определяем приведенные годовые затраты:

З = Са + Сп + 0,15 × К × n,

1 вариант

З = 13,6+89,4 +0,15×108×2=135,4 тыс.руб

2 вариант

З = 13,9+89,4 +0,15×111×2=136,6 тыс. руб

где Са  стоимость амортизационных отчислений, тыс. руб;

Сп  стоимость потерь, тыс. руб;

К  стоимость трансформатора, тыс. руб;

n  число трансформаторов.

10) Выбираем вариант с наименьшими потерями: 2 × ТМ-400/10

4. ВЫБОР ЗАЩИТНЫХ АППАРАТОВ

При эксплуатации электрических сетей длительные перегрузки

проводов и кабелей, а также короткие замыкания вызывают повышение

температуры токопроводящих жил. Это приводит к преждевременному

изнашиванию их изоляции, вследствие чего может произойти пожар,

а также поражение людей электрическим током.

Для предохранения от чрезмерного нагрева проводов кабелей

применяют плавкие предохранители, автоматические выключатели и тепловые реле, встраиваемые в магнитные реле.

4.1. Выбор предохранителей

Плавкие предохранители применяют в основном для защиты

потребителей от токов короткого замыкания.

1) Определяем номинальный расчетный ток для каждого потребителя:

Iрасч= , (4.1)

где Рном  номинальная мощность электроприемника, кВт;

Uном  номинальное напряжение электроприемника, кВ;

cosφ  коэффициент мощности.

Iрасч 1 =55/1,73×0,4×0,8=99,3А

Iрасч 2 =75/1,73×0,4×0,8=135,5А

Iрасч 3 =20/1,73×0,4×0,95=30,42А

Iрасч 4 =15/1,73×0,4×0,6=36,13 А

Iрасч 5 =7,5/1,73×0,4×0,6=18,06А

Iрвсч 6 =30/1,73×0,4×0,5=86,71А

Iрасч 7 =37/1,73×0,4×0,65= 82,26А

Iрвсч 8 =21/1,73×0,4×0,65= 46,69А

где Ιрасч 1Вентилятор вытяжной;

Ιрасч 2 Вентилятор приточный;

Ιрасч 3 Термоэлектрическая установка

Ιрасч 4 Кривошипные станки

Ιрасч 5 Фрикционные станки

Ιрасч 6 Кран мостовой;

Ιрасч 7 Обдирочные станки типа РТ-503

Ιрасч 8 Обдирочные станки типа 21001;

2) Определяем пусковой ток

Ιпуск =(5…..7)×Ιном, А

Ιпуск 1 =6× 99,3= 595,8А

Ιпуск 2 =6× 135,5=813 А

Для ЭТУ: Ιпуск = отсутствует = Ιрасч А

Iрасч 3 =30,42А

Ιпуск 4 =6× 36,13= 216,78 А

Ιпуск 5 =6× 18,06= 108,36А

Ιпуск 6 =6× 86,71= 520,26А

Ιпуск 7 =6× 82,26=493,56А

Ιпуск 8 =6× 46,69=280,14 А

3) Производим расчет плавкой вставки предохранителя:

Iпл вс = , А (4.2)

где Iпуск  пусковой ток, А;

К коэффициент снижения пускового тока, который при легком