Расчет электроснабжения деревообрабатывающего цеха

 


                                                     ВВЕДЕНИЕ

Начиная со второй половины XIX в. во всех областях техники и производства стала использоваться электрическая  энергия. Это обусловлено её ценными  свойствами: возможность легко получать из других видов энергии, передавать на большие расстояния, с помощью  простых устройств преобразовывать  в другие виды энергии.

Энергетической программой страны предусматривается развитие энергосберегающей политики. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем перехода на энергосберегающие  технологии производства, совершенствованием электрического оборудования, реконструкцией устаревшего оборудования, сокращением  всех видов энергетических потерь, улучшением структуры производства, преобразованием и использованием вторичных энергетических ресурсов.

При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение  электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Превышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию строительства; занижение нагрузки — к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприемников.

Расчет электрических нагрузок основывается на опытных данных и  обобщениях, выполненных с применением  методов математической статистики и теории вероятности.

В курсовой работе рассматривается  метод расчета нагрузок коэффициентом  максимума. С помощью расчета  выбираются кабели их марка и сечение, производится расчет нагрузки на  эти  кабеля, также производим  расчет пускозащитной  аппаратуры.

1.Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ

Тема 23. ЭСН и ЭО деревообрабатывающего цеха

Деревообрабатывающий  цех (ДЦ) предназначен для изготовления оконных блоков и является составной частью крупного домостроительного комбината.

Весь технологический процесс  осуществляется двумя потоками. Каждый поток состоит из трех автоматизированных линий:

  • ДЛ2 — линия раскроя пиломатериалов;
  • ДЛ8А — линия
  • обработки оконных блоков;
  • ДЛЮ — линия сборки.

Готовая продукция проходит через  малярную и идет к потребителю. Транспортировка  деталей по цеху осуществляется электрокарами, для подзаряда аккумуляторов  которых имеется зарядная. Кроме этого предусмотрены производственные, вспомогательные и бытовые помещения.

Участок раскроя пиломатериалов и  зарядная являются пожароопасными помещениями. Электроснабжение (ЭСН) цех получает от собственной комплектной трансформаторной подстанции (КТП), подключенной к ГПП  комбината.

По категории надежности ЭСН  — это потребитель 1 категории. Количество рабочих смен — 3 (круглосуточно).

Грунт в ДЦ — суглинок с температурой +10 °С. Каркас здания сооружен из блоков-секций длиной 6 м каждый.

Размеры цеха А х В х Н = 48 х 30 х 8 м.

Все помещения, кроме технологических  участков, двухэтажные высотой 3,6 м. Перечень ЭО цеха дан в таблице 1.

Мощность электропотребления (РЭп) указана для одного электроприемника. Расположение основного ЭО показано на плане (рис. 1).

 

 

 

 

 

 

 

 

   

Вариант

№ на плане

Наименование

  1

   

   Рэп кВт

1

2

3

1,2

Вентиляторы

4,5

3

Компрессор

6

4

Установка окраски электростатической

3,5

5,6

Зарядные агрегаты

5

7,8

Токарные станки

2,8

9, 29

Лифты вертикальные ДБ1

3

10, 30, 15,35

Загрузочные устройства

2,8

11,31

Торцовочные станки ДС1

3,2

12, 32, 22, 42

Транспортеры ДТ4

3





 

Таблица 1. Перечень ЭО деревообрабатывающего цеха

13,33

Многопильные  станки ЦМС

6

14, 34

Станки  для заделки сучков

2,2

16,36

Фуговальные станки

4,5

17, 37, 20, 40

Транспортеры  ДТ6

4,2

18,38

Шипорезные  станки ДС35

4

21,41

Станки  четырехсторонние ДС38

6

23, 24, 43,44

Станки  для  постановки полупетель ДС39

     1,8

19,39

Перекладчики  ДБ 14

3,8

26, 46

Сборочный полуавтомат ДА2

2,4

28, 48

Станок  для снятия провесов ДС40

1,5




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

Рисунок 1.




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Методика расчетов

 

Определяем  номинальные мощности электроприёмников, группируя их по коэффициенту использования  Ки, т.е. электроприёмников, имеющих  одинаковый технологический процесс, но неодинаковую мощность. Наименование электроприёмников и их мощности сводим в таблицу 2.

Определяем  сменные активную и реактивную мощность однотипных электроприемников за наиболее загруженную смену  , . Полученные данные систематизируем и заносим в таблицу 2.

Определяем  средний коэффициент использования 

Определяем модуль силовой сборки, m как отношение номинальных мощностей электроприемника с максимальной мощностью к электроприемнику с минимальной мощностью. Модуль силовой сборки может быть меньше, больше или равен 3.

Далее необходимо определить коэффициент  максимума Кмакс., который определяется по коэффициенту использования Ки и эффективному числу электроприемников nэ.

При расчете nэ  используем следующие правила:

1. Если  тогда эффективное число электроприёмников :       

2. Если  тогда эффективное число электроприёмников равно числу электроприёмников в группе:  

3. Если  тогда эффективное число электроприёмников равно числу электроприемников в группе:  

4. Если  тогда эффективное число электроприёмников равно отношению удвоенного произведения полной номинальной мощности, Pном., к максимальной мощности одного электроприёмника,                Pном. max: 

Если nэ окажется больше n, то принимают nэ= n.

5. Если  тогда эффективное число электроприёмников равно произведению относительно эффективного числа электроприёмников на число электроприёмников в группе:

*э*  , где  *э – относительно эффективное число электроприёмников в группе, и определяется по приложению 1 , как:

*э= ( *; *)                  (0.5; 0,7)– определяется по справочнику

где P* – активная относительная мощность электроприёмников в группе, а            n* – относительно эффективное число электроприёмников в группе.

*= ,       *= ;

где n' – число электроприёмников с единичной мощностью большей или равной половинной максимальной мощности одного электроприёмника в группе:

 

           *=             *=

 

6. Если  ; тогда: э= n  

Далее, по таблице приложения 1 определяем коэффициент  максимума:                                ( э; )

Максимальные  мощности определяются по следующим формулам:

- активная: ;

- реактивная определяется в зависимости от количества электроприемников в группе: при , при ;

- полная .

Максимальный  расчетный ток рассчитывается по формуле:

Полученные  результаты расчетов приведены в таблице 2.

Расчеты производил при помощи программного обеспечения «Microsoft Exsel.»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 2


 

 

 

 

3. Выбор пускозащитной аппаратуры и сечения питающих кабелей

 

Главное условие надежной работы электроприемников, кроме правильного их выбора по исполнению в зависимости от условий окружающей среды и по нагрузке, — надежная защита, т. е. правильный выбор и настройка аппаратуры защиты, и, в первую очередь, от перегрузки (перегрева). Для защиты сетей двигателей от короткого замыкания и перегрузок применяют защиту, осуществляемую автоматическими выключателями с тепловыми и комбинированными расцепителями и магнитными пускателями со встроенными в них тепловыми реле.

Для правильной и технически грамотной организации  защиты сетей и двигателей нужно правильно выбирать защитную аппаратуру, знать номенклатуру и технические данные защитных аппаратов, уметь настраивать аппараты защиты применительно к конкретным условиям.

Аппараты защиты электрических  сетей по своей отключающей способности должны соответствовать максимальному значению тока короткого замыкания в начале защищаемого участка.

Номинальные токи плавких вставок  предохранителей и токи уставок  автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным  токам этих участков или по номинальным  токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали  электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске). В таблице 3 приведены  результаты выбора пускозащитной аппаратуры.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3

Наименование позиции

Рном,

кВт

Iном,

А

Авт.

выключатель

тип/А

Сечение кабеля

ВВГ, мм2

Контакторы (А)

Токарные станки

2,8

7

АП-50/10

1,5

-

Компрессоры

6

16

АП-50/25

4

16

Установка окраски электростатической

3,5

9

АП-50/10

2,5

10

Зарядные агрегаты

5

13

АП-50/16

4

-

Лифты вертикальные ДБ1

3

8

АП-50/10

2,5

-

Вентиляторы

4,5

12

АП-50/16

4

16

Загрузочные устройства

2,8

7

АП-50/10

2,5

-

Транспортеры ДТ6

4,2

11

АП-50/16

2,5

-

Транспортеры ДТ4

3

8

АП-50/10

2,5

-

Торцовочные станки ДС1

3,2

8

АП-50/10

2,5

-

Многопильные станки ЦМС

6

16

АП-50/25

4

-

Станок для снятия провесов ДС40

1,5

4

АП-50/4,5

1,5

-

Станки для заделки сучков

2,2

6

АП-50/10

2,5

-

Фуговальные станки

4,5

12

АП-50/16

4

-

Шипорезные станки ДС35

4

10

АП-50/16

4

-

Станки четырехсторонние ДС38

6

16

АП-50/25

4

-

Станки для постановки полупетель ДС39

1,8

5

АП-50/6

1,5

-

Перекладчики ДБ14

3,8

10

АП-50/16

4

-

Сборочный полуавтомат ДА2

2,4

6

АП-50/6

1,5

-


 

 

4.  Выбор мощности и числа трансформаторов на подстанциях

 

Для правильного выбора типа, мощности и числа силовых трансформаторов  необходимо учесть следующие факторы:

  • категории надежности электроснабжения потребителей;
  • компенсации реактивных нагрузок на напряжении до 1 кВ;
  • перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийных  режимах;
  • шага стандартных мощностей;
  • экономичных режимов работы трансформаторов в зависимости от графика нагрузки.

Выбранная подстанция должна занимать минимум пространства, удовлетворять  требованиям пожарной безопасности и не должна создавать помех производственному  процессу.

Однотрансформаторные подстанции рекомендуется применять, если приемники  электроэнергии допускают перерыв  электроснабжения на время доставки «складского» резерва или при  резервировании, осуществляемом по линиям низшего напряжения от соседних ТП.

 Двухтрансформаторные подстанции  рекомендуется применять в следующих случаях:

  • при преобладании потребителей I категории и наличии потребителей особой группы;
  • для сосредоточенной цеховой нагрузки и отдельно стоящих объектов общезаводского назначения (компрессорные и насосные станции);
  • для цехов с высокой удельной плотностью нагрузок.
  • при неравномерном суточном или годовом графике нагрузок                                           

  В соответствии с ГОСТ 14209—85 и 11677—75 цеховые трансформаторы имеют следующие номинальные мощности: 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА.

 Выбор мощности    трансформаторов производится исходя из рациональной их загрузки в нормальном режиме и с учетом минимально необходимого резервирования в после аварийном режиме. При этом номинальная мощность трансформаторов Sном,т определяется по средней нагрузке Sср,макс за максимально загруженную смену

                                                 

 

где N – число трансформаторов; Кз – коэффициент загрузки трансформатора.

Так как предприятие относится  к 1-й категории то коэффициент загрузки трансформатора равен Кз=0,65÷0,7

Сечение кабелей для питания  трансформаторов выбирается по номинальному току трансформатора:

,А

 

Определим номинальную мощность трансформаторов

 

Snom,t ==73кВА

Исходя из расчета, выбираем трансформаторную подстанцию с двумя трансформаторами по 100кВА     ТМ100/10/0,4.

 

Сечение кабелей для питания  трансформаторов выбираем по номинальному току трансформатора:

Inom.t== 5A;

 

 

Так как номинальный  ток трансформатора равен  5А, то сечение кабеля выбираем с учетом экономическая плотность тока

, мм2, где J=1 А/мм2 – экономическая плотность тока;

Sкаб = =5мм

;

Выбираем по справочнику тип кабеля: АСБ 3х10мм2

 

 

 

 

 

 

 

 

  4. Расчет контура заземления ТП

 

1) В соответствии с ПУЭ устанавливается необходимое сопротивление заземления Iз принимают по данным энергосистемы либо путем расчетов.

 

2)Определяют путем замера или расчетов сопротивление растекание естественных заземлителей Rе.

 

3)Если Rе<Rз то устройство искусственного заземления не требуется,

если  Rе>Rз  требуется заземление

R искусственного заземлителя


Rи =            ;

 

Далее расчет ведется по Rи

 

4)По таблице 63 определяют удельное ρ грунта. При расчетах ρ умножают на Кс – коэффициент сезонности, выбирается в зависимости от климатической зоны ( по табл).

Для вертикальных заземлителей ρв.з=Кс ρ. Для горизонтальных                           ρз.г = К ρ.

 

5)Определяют R растеканию одного вертикального заземлителя. Для круглого сечения R одного вертикального заземлителя:


Rв =                                           Ом;

 

l>>d, t >0,5

Для уголка с шириной полки в d=0,95

 

R растеканию вертикального заземлителя можно определить по упрощенным формулам ∟50 50 5 мм  Rв = 0,348Кс ρрв

                  ∟60 60 6мм Rв = 0,298Кс ρ рв

                  ∟75 75 8мм  Rв = 0,292Кс ρрв

                  ∟ 60мм l = 2 2,5мRв = 0,302Кс ρрв

6)Установив характер расположения заземлителей (в ряд или по контуру) определяют число вертикальных электродов:


nв =              ;

 

 

- КПД  вертикальных заземлителей(табл. 65-66)

Количество вертикальных заземлителей для определения  в можно принять равными 

в;

 

7) При устройстве простых заземлителей в виде короткого ряда вертикальных стержней расчет на этом можно закончить. При устройстве заземлителей более сложных (по контуру, длинный ряд и т.д.). Необходимо учитывать Rг.з.

Для этого  предварительно размечают расположение вертикальных заземлителей и определяют длину соединительной полосы, т.е. горизонтального заземлителя.

l =1,05 nв ;

a – расстояние между вертикальными заземлителями.

 

Обычно принимают отношение: =1;2;3.

  1. Определяют  R растеканию горизонтального электрода. Для стержневого круглого сечения:

R =


Действительное  R горизонтального заземлителя с учетом Ки,  R =      ;

- коэффициент использования г.з. (по табл.).

9)Уточняется сопротивление растеканию заземлителей с учетом г.з.


R =

 

 

  1. Определяют уточненное количество вертикальных заземлителей:

 

n - округляется в сторону увеличения.

 

Расчет контура  заземления, так же можно рассчитать при помощи программы «Электрик».Для начала необходимо ввести данные исходные (рисунке 2). После чего нажать на «Расчет» программа выдаст результат (рисунок 3), полученные данные сохранить.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 2




 

 

 

 

 

 

 

                   

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.   ОХРАНА  ТРУДА

 

6.1   Общие сведения

 

Настоящие Межотраслевые  правила по охране труда (правила  безопасности) при эксплуатации электроустановок распространяются на работников организаций независимо от форм собственности и организационно-правовых форм и других физических лиц, занятых техническим обслуживанием электроустановок, проводящих в них оперативные переключения, организующих и выполняющих строительные, монтажные, наладочные, ремонтные работы, испытания и измерения. Работодатель в зависимости от местных условий может предусматривать дополнительные меры безопасности труда, не противоречащие настоящим Правилам. Эти меры безопасности должны быть внесены в соответствующие инструкции по охране труда, доведены до персонала в виде распоряжений, указаний, инструктажа.

Электроустановки  должны находиться в технически исправном  состоянии, обеспечивающем безопасные условия труда.

Электроустановки  должны быть укомплектованы испытанными, готовыми к использованию защитными средствами, а также средствами оказания первой медицинской помощи в соответствии с действующими правилами и нормами.

В организациях должен осуществляться контроль за соблюдением  настоящих Правил, требований инструкций по охране труда, контроль за проведением  инструктажей. Ответственность за состояние  охраны труда в организации несет  работодатель, который имеет право  передать свои права и функции  по этому вопросу руководящему работнику организации распорядительным документом *

Не допускается  выполнение распоряжений и заданий, противоречащих требованиям настоящих Правил.

Работники, виновные в нарушении требований настоящих Правил, привлекаются к  ответственности в установленном порядке.

Работники, принимаемые для выполнения работе электроустановках, должны иметь профессиональную подготовку, соответствующую характеру работы. При отсутствии профессиональной подготовки такие работники должны быть обучены (до допуска к самостоятельной работе) в специализированных центрах подготовки персонала (учебных комбинатах, учебно-тренировочных центрах и т. п.).

Профессиональная  подготовка персонала, повышение его квалификации, проверка знаний и инструктажи проводятся в соответствии с требованиями государственных и отраслевых нормативных правовых актов по организации охраны труда и безопасной работе персонала.

Проверка  состояния здоровья работника проводится до приема его на работу, а также периодически, в порядке, предусмотренном Минздравом России. Совмещаемые профессии должны указываться администрацией организации в направлении на медицинский осмотр.

Электротехнический  персонал до допуска к самостоятельной работе должен быть обучен приемам освобождения пострадавшею от действия электрического тока, оказания первой помощи при несчастных случаях.

6.2 Требования  по  электробезопасности

Электрический персонал, обслуживающий  электроустановки, производит периодические  осмотры электрооборудования, профилактический ремонт и электрические испытания  изоляции, устраняет и предупреждает  аварии и неполадки, осуществляет переключения в электрической сети, подключает временные и переносные электроприемники и др. При этом необходимо соблюдать  ряд следующих обязательных мер  безопасности.

К самостоятельному обслуживанию электроустановок допускаются только обученные рабочие  – электромонтеры и электрослесари, прошедшие проверку знаний в квалификационной комиссии и получившие соответствующую  квалификационную группу по технике  безопасности. Ученики и рабочие, не имеющие квалификационной группы, допускаются к работам в электроустановках  только под надзором квалифицированного электротехнического персонала.

При осмотре действующих электроустановок не разрешается производить какие-либо работы, а в случае обнаружения  аварийного состояния электрооборудования  необходимо его немедленно отключить, сообщив об этом лицу, ответственному за электрохозяйство (начальник электроцеха, энергетик цеха, мастер службы эксплуатации и др.).

При осмотре действующего электрооборудования  следует обратить внимание на наличие  и исправность защитного заземления (зануления) корпусов, каркасов, кожухов  и т.п. Если при касании рукой  металлических нетоковедущих частей отмечается воздействие электрического тока (что говорит о наличии  замыкания на корпус при неисправном  заземлении), это оборудование следует  немедленно отключить.

При осмотре силового электрооборудования  необходимо обратить внимание на характер гудения, общий нагрев электрических  машин, отсутствие несвойственного  им стука, шума, запаха горелой изоляции и др.

При осмотре внутренних электросетей следует обратить внимание на состояние  проводов, их изоляции, особенно в местах вводов проводов в электрические  машины и аппараты.

Смену перегоревших вставок плавких  предохранителей нужно производить, как правило, при снятом напряжении. При невозможности снять напряжение в исключительных условиях допускается  заменять предохранители под напряжением, но при отключенной нагрузке.

Установка и чистка светильников, и смена перегоревших ламп производятся только электротехническим персоналом при снятом напряжении.

При обслуживании электроустановок следует  руководствоваться приборами световой сигнализации, указывающими на включенное или отключенное состояние электроприемника. Обычно на пультах  управления при  подаче напряжения загорается белая  или оранжевая сигнальная лампа. Однако отсутствие свечения лампы может  быть из-за ее неисправности. Об отсутствии напряжения на токоведущих частях можно  судить только по показаниям специального указателя напряжения (токоискателя) или персонального вольтметра.

Все ремонтные работы необходимо выполнять  при снятом с ремонтируемой электроустановки напряжении. В отдельных случаях  разрешают производство небольших  по объему работ по устранению неполадок  без снятия напряжения. В сетях напряжением 380/220 В такие работы разрешаются (за исключением помещений особо опасных) электромонтеру, имеющему третью квалификационную группу, в присутствии второго лица, имеющего четвертую или пятую квалификационную группу. При этом работающий должен стоять на изолирующем основании или быть в диэлектрических галошах и работать инструментами с изолирующими ручками или в диэлектрических перчатках.

Расчет электроснабжения деревообрабатывающего цеха