ЭСН и ЭО участка токарного цеха

Введение

 

Повышения уровня электрификации производства и эффективности использования энергии основано на дальнейшем развитии энергетической базы, непрерывном увеличении электрической энергии.

В наше время при наличии мощных электрических станций, объединенных в электрические системы, имеющих высокую надёжность электроснабжения, на многих промышленных предприятиях продолжается сооружение электростанций. Необходимость их сооружения обуславливается большой удаленностью от энергетических систем, потребностью в тепловой энергии для производственных нужд и отопления, необходимостью резервного питания ответственных потребителей.

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.

В наше время разработаны методы расчетов и проектирования цеховых сетей, выбора мощности цеховых трансформаторов, методика определения цеховых нагрузок и т.д. В связи с этим большое значение приобретает вопрос подготовки высококвалифицированных кадров, способных успешно решать вопросы проектирования электроснабжения и практических задач.

Целью данной работы является создание оптимальной схемы низковольтного электроснабжения сварочного участка цеха.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: рассчитать электрические нагрузки; разработать оптимальные схемы низковольтного электроснабжения цеха; выбрать электрооборудование в том числе: силовые трансформаторы, компенсирующие устройства, проводники, коммутационную аппаратуру.

 

 

 

    1. Общая часть 
    1. Исходный данные для курсового проекта

Таблица 1– исходные данные

 

№

Наименование ЭО

Мощность, кВА

Примечание

Cos

Ku

1

2

3

4

5

6

1,2

Токарно-револьверные многоцелевые станки

10

  

0,4

0,17

3,21,27

Кран-балки

5,2

ПВ = 60%

0,4

0,35

4,5

Токарные станки с ЧПУ

8

  

0,5

0,17

6,7,15,16

Сверлильно-фрезерные станки

6,4

  

0,65

0,17

8

Кондиционер

4,8

1-фазный

0,65

0,8

9…12

Токарные станки с ЧПУ повышенной точности

9,2

  

0,75

0,17

13,17,18

Координатно-сверлильные горизонтальные станки

12,5

  

0,75

0,17

14

Строгальный станок

15

    

0,17

19

Шлифовальный станок

7,5

  

0,5

0,17

20

Наждачный станок

3

1-фазный

0,5

0,17

22,23

Токарные многоцелевые прутково-патронные модули

18

  

0,85

0,17

24,29,30

Токарные вертикальные полуавтоматы с ЧПУ

35

  

0,85

0,17

25,26,28

Координатно-сверлильные вертикальные станки

11

  

0,85

0,17


 

 

 

 

 

 

 

Переводим однофазные приёмники к трёхфазным:

 

 

(1.1.1)


 

Переводим однофазныей кондиционер в трёхфазный.

 

кВт

 

Переводим однофазныей кондиционер в трёхфазный.

 

кВт

 

 

Переводим приёмники кратковременного режима работы к длительному:

 

 

(1.1.2)


Переводим кратковременный режим пуска к длительному режим работы башенный кран:

 

 кВт.

 

 

    1. Характеристика потребителе электроэнергии и определение категорий электроснабжения.

 

С ростом уровня индустриализации и механизации работ в строительстве возрастает роль электроснабжения - одного из решающих факторов, обеспечивающих нормальный ход строительных работ. 
В настоящее время на каждого рабочего, занятого в строительстве, приходится более 4 тыс. кВт-ч в год электроэнергии, потребляемой на производственные нужды. Все более сложным становится электротехническое хозяйство строительства. 
Проектирование временного электроснабжения - одна из основных задач в организации строительной площадки. 
Общие требования к проектированию электроснабжения строительного объекта: обеспечение электроэнергией в потребном количестве и необходимого качества (напряжения, частоты тока); гибкости электрической схемы - возможность питания потребителей на всех участках строительства; надежность электропитания; минимизация затрат на временные устройства и минимальные потери в сети.

По степени надежности электроснабжения ПУЭ предусматривает три основных категории:

Первая категория объединяет такие электроприемники, перерыв в электроснабжении которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, повреждения дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции.

Электроприемники первой категории должны обеспечиваться питанием от двух независимых источников питания, перерыв электроснабжения которых допускается только на время автоматического восстановления питания.

Вторая категория надежности включает электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, простою рабочих мест, механизмов и промышленного транспорта. Рекомендуется обеспечивать электропитанием от двух независимых источников, для них допустимы перерывы на время необходимого для включения резервного питания.

Третья категория объединяет электроприемники не серийного производства продукции, вспомогательные цеха и т.п. Для этих электроприемников питание может выполняться от одного источника при условии, что перерывы в электроснабжении не превышают 24 часа.

Электроприёмники, цеха металлоизделий, обеспечивающие жизнедеятельность вентиляция, относятся к второй категории надёжности электроснабжения, а остальные к третьей.

 

    1. Выбор варианта схемы электроснабжения и обоснование выбора рода 

тока и напряжения.

 

По структуре схемы строительной площадки электрических сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

Радиальная схема электроснабжения применяется, когда электроприемники расположены в разных направлениях от питания (шкафа или распределительного пункта). Радиальные схемы бывают двухступенчатые или одноступенчатые.

Магистральные - магистральные схемы целесообразно применять для питания силовых и осветительных нагрузок, распределенных относительно равномерно по площади цеха, а также для питания группы электроприемников, принадлежащих одной технологической линии.

Смешанные это схемы, сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем и пригодные для любой категории надежности электроснабжения. От главных питающих магистралей и их ответвлений электроприемники питаются через распределительные шкафы или шинопроводы.

Согласно расположению ЭО показанного на плане 1. Наиболее подходящей является смешанная схема электроснабжения т.к. нагрузки распределены не равномерно.

 

 

 

               2   Расчетная часть

 

2.1 расчет электрических  нагрузок.

 

Распределяем электроприёмники подключенные к ШР1разбивая нагруппы по технологическому процессу.

 

Сварочные

Ku = 0,2; 

cos = 0,4;

tg =2,29;

МРС

Ku =0,14; 

cos = 0,5;

tg =1,73;

Прессы

Ku =0,17; 

cos = 0,65;

tg =1,17;

Краны

Ku =0,35; 

cos = 0,5

tg =1,73;

Конвейеры

Ku =0,55; 

cos = 0,75;

tg =0,88;


 

Определяемсменную активную и реактивную мощность

 

 

(2.1.2)


 кВт

 кВт

 кВт

 кВт

кВт

 

Нахожу общую активную мощность

 кВт

 

 

(2.1.3)


кВАр

кВАр

кВАр

кВАр

кВАр

Нахожу общую реактивную мощность

 кВАр

 

Определяем коэффициент использования по распределительному  устройству (Ku):

 

 

 

(2.1.4)


 

 

Находим tg

 

 

(2.1.5)


 

 

Определяем эффективное число электроприёмников

 

 

 

(2.1.6)


 

По и определяем формулу для нахождения числа электроприёмников

 

 

 то 

 

Если , то

 

 

(2.1.7)


 

По справочнику определяем коэффициент максимума по значению .

;

Определяем максимальные нагрузки

 

 

(2.1.9)


кВт

 

 если

 

(2.1.10)


 кВАр

 

 

(2.1.12)


 кВА

 

Находим расчётный ток в ШР 1 по формуле:

 

 

 

(2.1.13)


 

 

Расчёт остальных РУ производим аналогичным методом.

 

 

2.2 Расчёт нагрузок осветительных сетей.

 

Рассчитываем мощность осветительной нагрузки по формуле:

 

 

(2.2.1)


кВт

Находим площадь

 

Определяем количество светильников

 

 

 

(2.2.2.)


Где - м ощность одной лампы авна 0,4 кВт

Выбираю светильник ЭПРА 400 ДНаТ с лампой.

 

Определяем расчётную мощность освещения с учётом количества светильников

 

 

(2.2.3)


PусткВт

Определяем максимальную активную мощность освещения

 

 

(2.2.4)


Pмос

для пролётных помещений

для зданий с отдельными комнатами

Определяем максимальную реактивную мощность освещения

 

 

(2.2.5)


 

 

 

(2.2.6)


Sро

 

Находим Расчётный ток в осветительных сетей по формуле:

 

 

(2.2.7)


Iро .

 

 

2.3 Выбор мощности и типа компенсирующих устройств реактивной мощности.

 

Рассчитываем реактивную мощность КУ

 

 

(2.3.1)


кВАр

Выбираем для компенсации реактивной мощности конденсаторные батареи:

АУКРМ-0,4-100-25-УХЛ4  (100)

АУКРМ-0,4-10-2,5-УХЛ4  (10)

 

Находим реактивную мощность после компенсации:

 

 

(2.3.2)


кВАр

Определяем полную максимальную мощность и фактический коэффициент мощности cosпосле компенсации.

 

 

(2.3.3)


 

 кВА

 

 

 

(2.3.4)


 

Определяемрасчётный ток КУ по формуле:

 

 

 

(2.3.5)


 

 А.

 

А.

 

 

Масштаб: 1:40

 

Pм= 215,44/40 =8,6см;

Sм1 =267,66/40 = 10,7см;

Sм2 =220,15/40 =8,8см;

Qм =155,32/40 = 6см;

Qк =110/40 = 4,4см.

 

Строим треугольник мощностей до компенсации и после компенсации реактивной мощности.

 

Рисунок 1 – Треугольник мощностей

 

2.4 Расчет и обоснование  выбора числа и мощности трансформаторов.

 

Мощность трансформатора выбираем по условию:

 

(2.4.1)


Выбираем трансформатор согласно условию:

 

ТМГМШ-400/10-У1

Т - трёх фазный трансформатор;

М - масляный;

Г - герметичный;

МШ - малошумный;

400 - мощность трансформатора, кВт;

10 - напряжения трансформатора, В;

У1 - климатическое исполнение (У - умеренный климат, 1 - для работы на открытом воздухе).

 

Загрузка трансформатора проверяется по формуле:

 

 

 

(2.4.2)


 

 

 

Т.к. трансформатор недогружен,то подключаем к КТП сторонний потребитель S = 130 кВА.

 

 

 

 

2.5 Расчёт параметров  и выбор аппаратов защиты распределительной  и питающей сетей.

 

Выбираем предохранитель для каждого потребителя

Находим расчётный ток каждого потребителя по формуле:

 

 

 

(2.1.1)


Рассчитываем расчётный ток для токарно-винторезного станка

 

 

 

Рассчитываем пусковой ток для оборудования с двигателями по формуле:

 

 

 

Рассчитываем пусковой ток для токарно-винторезного станка:

(2.5.1)


 

 

Рассчитываем ток плавкой вставки для оборудования с двигателем:

 

 

 

(2.5.2)


Рассчитываю ток плавкой вставки для токарно-винторезного станка:

 

 

 

Выбираем предохранители для оборудования для токарно-винторезного станка из справочника по значениям :

ПН2-100/100

100 А– номинальныйток предохранителя;

100 А– ток плавкой вставки.

 

Расчёт остальных потребителей производим аналогичным методом.

Рассчитываем автоматический выключатель для оборудования подключенного к ШР 1 по формуле:

 

 

(2.5.3)


Выбор автоматического выключателя согласно условию для башенного крана:

 

 

 

.

 

Выбираю автоматические выключатели для башенного кранасерии BA:

BA 51-33160/125

160А - номинальный ток автоматического выключателя;

125 – ток расцепителя.

 

 

2.6 Расчёт и обоснование выбора питающих и распределительных сетей напряжением до 1 кВ.

 

Сечения проводов и кабелей выбираются по длительно допустимому току принятой марки проводов и кабелей с учетом поправочных коэффициентов. Допустимый ток принятого проводника для рассматриваемого случая должен удовлетворять условиям:

 

 

(2.6.1)


Где

 

Сечения проводов и кабелей выбираются по длительно допустимому току:

 

(2.6.2)


 

Выбор проводов для токарно-винторезного станкапозиция№ 1  по условию 2.6.1. 
37

Выбираем провод  марки АПВ с сечением жилы 4(1x8 мм2)

Выбор кабеля до ШР 1. По уcловию 2.6.1.

 

Выбираем кабель марки АВВГ с сечением жилы 4(1x50) мм2

Выбранные сечения проводов и кабелей проверяю на потерю напряжения.

Нормально допустимые отклонения напряжения согласно ГОСТ 13109-97 на зажимах.

ЭП (с учетом допущений ГОСТ) должны составлять ± 5 % номинального напряжения.

В линиях переменного трехфазного тока потеря напряжения определится из выражения:

 

 

 

 

      (2.6.3)


 

где L- длинна

- номинальное линейное напряжение, В;

- коэффициент мощности нагрузки;

 

 

В соответствии с ПУЭ предельно допустимое значение между током срабатывания Iз (Iз =Iном –токноминальныйэлектромагнитногорасцепителяилиIз = Iпл.вст. –токноминальныйплавкойвставки) и длительно допустимым током (Iд.д.) по нагреву для проводников выражается следующей зависимостью:

Iд.д. ≥IзКз

(2.6.4)


где Кз –коэффициентзащиты (дляавтоматическоговыключателяКз = 0,66, для предохранителя Кз = 0,33).

 

 

 

Шкаф распределительный выбирается по условию:

 

 

(2.6.5)


Выбираем ШР 1  где .

Выбираем шкаф распределительный: ШР11-73701 с номинальным током 250 А ,количество отходящих линий 7 по 63 А и 1 на 100 А.

 

 

2.7 Расчёт сечения жил и выбор питающего кабеля электрооборудования КТП.

 

Определяем расчётный ток КТП:

 

 

 

(2.7.1)


где – максимальная мощность трансформаторной подстанции.

 

 

 

Далее производим выбор кабеля по экономической плотности тока:

 

 

 

(2.7.2)


 

где – сечение кабеля;

– расчётный ток кабеля;

–экономическая плотность тока (табличная величина) и равна 1,4 А/мм 2.

 

мм 2

 

Полученное значение округляется до ближайшего стандартного сечения. Из справочника в соответствии с условиям определяем сечение питающего кабеля ААШВу 425.

Выбираем электрооборудование трансформаторной подстанции.

Выбор плавкой вставки предохранителя осуществляется по расчётному току исходя из условия:

 

 

(2.7.3)


Ближайшее номинальное значение плавкой ставки равно = 31 А, номинальный ток патрона = 31 А, выбираем предохранитель: ПКТ 101-10-31.

Шкаф ШВН комплектуется автоматическим выключателем серии ВА. Автоматический выключатель выбирается исходя из условия:

 

 

      (2.7.4)


где – ток расчётный по цеху после компенсации.

А.

 

Исходя из условия, выбираем автоматический выключатель для КТП:                ВА 52-39 400/320.

где 400 -номинальный ток теплового расцепителя;

320–токрасцепителя.

 

Аналогично выбираем автоматический выключатель для линий ШВЛ, приэтом учитывая номинальный ток каждого узла.

Выбор автоматического выключателя для ШР 1:

 А

Исходя из условия, выбираем автоматический выключатель ВА 51-33160/160

где 160 - номинальный ток теплового расцепителя;

160–токрасцепителя.

Выбираем трансформатор тока для шкафа ШВН по условию:

 

 

      (2.7.5)


где  – номинальный ток трансформатора тока,

– номинальный ток расцепителя автоматического выключателя.

Так как = 320 А, то вы выбираю трансформатор тока ТК20350/5.

Аналогично выбираем трансформаторы тока для линий ШВЛ, при этом учитывая номинальный ток расцепителя автоматических выключателей каждого узла.

 

ШР 1

= 160 А, (ТК20 200/5).


 

Для контроля работы КТП выбираем измерительные приборы:

Амперметр серии Э8021;

Вольтметр серии Э023;

Счётчик реактивной энергии ЭЭ8005/12.

 

Все результаты вычисления приводим в таблицу 2.7.1.

 

 

2.8 Расчёт заземляющего  устройства.

 

Расчёт сопротивления одиночного заземлителя рассчитывается по формуле:

 

 

(2.8.1)


где p– удельное сопротивление грунта (песок – 70000 Омм).

 

Ом.

 

Определяем количество вертикальных электродов по формуле:

 

 

 

(2.8.2)


где - суммарное сопротивление заземляющего устройства (4 Ом);

 

 

Вводится коэффициент экранирования (µ=0,6).

 

 

 

(2.8.3)


.

 

Выбираем количество электродов равное 10 шт.

Проверяем суммарное сопротивление заземляющее устройство:

 

 

(2.8.4)


 Ом.

 

Т.к. R = 3,784 Ом, значит, заземляющее устройство выбрал верно.

 

 

3 Электробезопасность

 

2.1 Основные способы и  средства защиты от поражения  электрическим током.

 

Средствами защиты называются средства использование которых предотвращает или уменьшает воздействие на работающих опасных или вредных производственных факторов. Электрозащитные средства предназначены для защиты людей от поражения электрическим токам, воздействию электрической дуги и электромагнитного поля. Средства защиты бывают основными и дополнительными.

Основное электрозащитное средство —имеетизоляцию, котораяможетдолгоевремявыдерживатьрабочеенапряжениеэлектроустановки. Книмотносятся:

до 1000 В

изолирующие штанги всех видов(1 раз в 24мес.);

изолирующие клещи(1 раз в 24мес.);

указатели напряжения(1 раз в 12мес.);

электроизмерительные клещи(1 раз в 12мес.);

диэлектрические перчатки(1 раз в 6мес.);

ручной изолирующий инструмент(1 раз в 12 мес.).

Дополнительные средства защиты —изолирующиесредства, которыесамипосебенемогутвыдержатьрабочегонапряженияэлектроустановки, нодополняютосновные. Книмотносятся:

до 1000 В

диэлектрические перчатки(1 раз в 6мес.), диэлектрические галоши(1 паз в 12мес.);

диэлектрические ковры(1 раз в 24мес.) и изолирующие подставки(1 раз в 24мес.);

изолирующие колпаки(1 раз в 36мес.), и накладки(1 раз в 24мес.);

лестницы приставные, стремянки изолирующие стеклопластиковые;

переносные заземления;

оградительные устройства;

плакаты и знаки безопасности.

 

 

3.2 Техника безопасности  при монтаже электрических сетей

 

Выполнять монтажные работы под напряжением категорически запрещается.

Перед началом работы следует привести в порядок рабочую одежду —застегнутьилизавязатьобшлагарукавов, надетьголовной убор и заправить под него волосы; осмотреть и привести в порядок рабочее место, убрать предметы, мешающие работе; проверить исправность рабочего инструмента и расположить его в удобном для работы порядке.

При пробивных работах следует применять защитные очки с обычным стеклом, стеклом «триплекс» или сетчатые очки без стекол.

Работу по пробивке отверстий и проемов необходимо производить в рукавицах инструментом, длина которого на 200 мм превышает толщину стены.

Пробивку сквозных отверстий следует вести с лесов и подмостей, а не с лестниц и стремянок.

Перед установкой групповых щитков и аппаратов необходимо проверить надежность крепления всех конструкций. Поднимать и поддерживать вручную конструкции, аппараты, трубные заготовки разрешается только при массе их не более 98 Н (10 кг).

Установку аппаратов массой более 196 Н (20 кг) должны производить не менее чем двое рабочих.

Монтер, подающий при затяжке в трубы провод или кабель, должен работать с особой осторожностью, остерегаясь затягивания в трубу руки вместе с проводом. Поддерживать кабель или провод можно на расстоянии не менее 300 мм от края трубы.                                                                  

Устанавливать приставные лестницы к тросовой проводке разрешается при диаметре троса не менее 8 мм. При этом лестницу, снабженную на верхних концах захватывающими крючьями, следует устанавливать под углом 85°кполу. Устанавливатьлестницукпроводамснесущимтросом APT, АВТиАВТСзапрещается.

Прокладывать провода и кабели можно после того, как лотки и короба будут окончательно закреплены, а трубы, проложенные в бороздах —забетонированыилизаштукатурены.

Выпрямление проводов, катанки, металлических полос производится с помощью лебедок и других приспособлений и только на огражденных площадках, находящихся вдали от неизолированных токопроводящих частей, сетей и линий.