Расчет освещения

 

1.4 Выбор 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.

 

2. Электроснабжение цеха

 

2.1 Расчёт мощности цеха

 

Расчёт мощности цеха производится методом коэффициента максимума.

Составляется таблица  №-2

Питающаялиния №1|Питающая линия №2|Питающая линия № 3|Питающая линия № 4|

Группа А.Ки = 0,14|Группа А.Ки = 0.14|Группа В.Ки = 0.25|Группа А.Ки = 0.14|Группа А. Ки = 0.14|

№ 1 - 10 кВт|Группа Б.Ки = 0.16|№ 18 – 7 кВт|Группа Б.Ки = 0.25|Группа Б. Ки = 0.3|

№ 2 – 7 кВт|№ 10 – 2.8 кВт|№ 19 – 2.8 кВт|№ 24 – 4.5 кВт|№ 31 – 4.5 кВт|

№ 3 – 1 кВт|№ 11 – 0.6 кВт |№ 20 – 12.65 кВт|№ 25 – 4.5 кВт|№ 32 – 1 кВт|

№ 4 – 7 кВт|№ 12 – 6.325 кВт |№ 21 – 7.5 кВт|№ 26 – 4.5 кВт|№ 33 – 4.5 кВт |

№ 5- 16.2 кВт|№ 13 – 3.525 кВт|№ 22 – 2.8 кВт|№ 27 – 4.5 кВт|Группа В. Ки = 0.8|

№ 6 - 10 кВт|№ 14 – 10 кВт|№ 23 – 4.5 кВт|№ 28 – 0.6 кВт|№ 34 – 9.7 кВт с  ПВ=65%|

№ 7 – 4.5 кВт|№ 15 – 0.6 кВт||№ 29 – 0.6 кВт|№ 35 – 4.5 кВт|

№ 8 – 2.8 кВт|№ 16 – 4.5 кВт||№ 30 – 20 кВт||

№ 9 – 2.8 кВт|№ 17 – 6.2 кВт||||

 

Питающая линия № 5|

Группа А. Ки = 0.1|Группа Г. Ки = 0.8|

Группа Б. Ки = 0.25|№ 36 – 30 кВт|

№ 37 – 10 кВт|№ 39 – 7 кВт|

№ 41 – 1.4 кВт с ПВ=40|№ 38 – 4.5 кВт|

Группа В. Ки = 0.5|№ 38 – 4.5 кВт|

 

 

Расчёт:

1) Определяем для питающей  линии 1 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)

Группа А: Рн = 4×7+1+2×7+3×4.5+2×2.8+4×2.8=73.3 кВт.

Группа Б: Рн = 5×10+2×16,2+6×10=142,4 кВт.

Всего по линии 1 ∑Рн = 73,3+142,4 = 215,7 кВт.

2) Определяем для питающей  линии 2 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)

Группа А: Рн=5×0,6+6,325+ 3,525+3×0,6+4×4,5+ 6,2+7+2×2,8+2×7,5+ 2,8+3×4,5 = 82,75 кВт.

Группа Б: Рн = 10+2×12,6 = 35,3 кВт.

Группа В: Рн = 2,8 кВт.

Всего по линии 2 ∑Рн = 82,75+35,3+2,8 = 120,85 кВт.

3) Определяем для питающей  линии 3 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)

Группа А: Рн = 2×4,5+2×0,6 = 10,2 кВт.

Группа Б: Рн = 4,5+4×4,5+4,5+0,6+2×20 = 67,06 кВт.

Всего по линии 3 ∑Рн = 10,2+67,06 = 77,26 кВт.

4) Определяем для питающей  линии 4 общую мощность Рн, кВт. (графа 4)

Группа А: Рн = 4,5+2×1+4,5 = 10 кВт.

Группа Б: так как все электроприёмники должны быть приведены к ПВ = 100% то приведём сварочные аппараты с ПВ = 65%

и Рн=9,7 кВт. К ПВ=100%

Рн = Рп×√ПВп

 

Рн = 9,7×√0,65 = 7,8 кВт.

Мощность Группа Б. Рн = 3×7,8 = 23,4 кВт.

Группа В: Рн = 2×4,5 = 9 кВт.

Всего по линии 4 ∑Рн = 10+23,4+9 = 42,4 кВт.

5) Определяем для питающей  линии 5 общую мощность Рн, кВт. Группа А: так как все электроприёмники должны быть приведены к ПВ = 100% то приведём кран-балку с ПВ = 40% и Рн=1,4 кВт. К ПВ=100%

 

Рн = Рп×√ПВп [4,стр.68 (3,10)]

 

Рн = 1,4×√0,4 = 0,9 кВт

Мощность Группа А. Рн = 0,9 кВт.

Группа Б: Рн = 10 кВт.

Группа В: Рн = 7 кВт.

Группа Г: Рн = 30+4,5+2×4,5 = 43,5 кВт.

Всего по линии 5 ∑Рн = 0,9+10+7+43,5 = 61,4 кВт.

Итого по цеху ∑Рн = 215,7+120,85+77,26+42,4+61,4 = 517,6 кВт.

6) Для каждой питающей  линии определяем отношение:

 

      

m = Рн max/ Pн min

         

 

Где Рн max и Рн min – соответственно наибольшая и наименьшая мощности двух электроприёмников в данной линии

 

 

                                         

Питающая линия 1: m = 16.2/1 = 16.2        

Питающая линия 2: m = 12,65/0,6 = 21,1                                              

Питающая линия 3: m = 20/0,6=33,3                                  

Питающая линия 4: m = 7,8/1 = 7,8

Питающая линия 5: m = 30/0,9 = 33,3(1)

Итого по цеху: m = 30/0,6 = 50(1)

 

Коэффициент использования  Ки и cos ф определяем из таблиц:

По значениям cos ф определяем tg ф (графа 7)

7) Активная и реактивная  мощность смены определяется  по формулам:

 

Рсм = Ки × Рн

Где - Рсм – активная мощность смены, кВт.

Ки - коэффициент использования(графа 6)

Рн – общая мощность кВт.

 

Qсм = Рсм × tg ф

 

Где – Qсм – реактивная мощность смены, кВар.

Рсм – активная мощность смены, кВт.

tg ф

итающая линия 1:

Группа А: Рсм = 0,14×73,3 =10,3 кВт.(2)

Qсм = 10,3× 1,73 = 17,8 кВар(3)

Группа Б: Рсм = 0,16 × 142,4 = 22,8 кВт.(2)

Qсм = 22,8 × 1,33 = 30,3 кВар.(3)

Всего по линии 1:

∑Рсм = РсмА + РсмБ = 10,3+22,8 = 33,1 кВт.

∑Qсм = Qсм1 + Qсм2 = 17,8 + 30,3 = 48,1 кВар.

Питающая линия 2:

Группа А: Рсм = 0,14 × 82,75 = 11,6 кВт. (2)

Qсм = 11,6 × 1,73 = 20 кВар.(3)

Группа Б: Рсм = 0,16 × 35,3 = 5,6 кВт.(2)

Qсм = 5,6 × 1,33 = 7,5 кВар.(3)

Группа В: Рсм = 2,8 × 0,25 = 0,7 кВт.(2)

Qсм = 0,7 × 0,75 = 0,5 кВар.(3)

Всего по линии 2: ∑Рсм = РсмА + РсмБ + РсмВ = 11,6+5,6+0,7=17,9 кВт.

∑Qсм = Qсм А + Qсм Б + Qсм В = 20+7,5+0,5 = 28 кВар.

Питающая линия 3:

Группа А: Рсм = 10,2 × 0,14 = 1,4 кВт. (2)

Qсм = 1,4 × 1,73 = 2,4 кВар.(3)

Группа Б: Рсм = 67,06 × 0,25 = 16,8 кВт.(2)

Qсм =16,8 × 0,75 = 12,6 кВар.(3)

Всего по линии 3: ∑Рсм = РсмА + РсмБ = 1,4+16,8 = 18,2 кВт.

∑Qсм = Qсм А + Qсм Б =2,4+12,6 = 15 кВар.

Питающая линия 4:

Группа А: Рсм = 10 × 0,14 = 1,4 кВт.(2)

Qсм = 1,4 × 1,73 = 2,4 кВар.(3)

Группа Б: Рсм = 23,4 × 0,3 = 7 кВт.(2)

Qсм = 7 × 2,29 = 16 кВар. (3)

Группа В: Рсм = 9 × 0,8 = 7,2 кВт. (2)

Qсм = 7,2 × 0,62 =4,5 кВар. (3)

Всего по линии 4: ∑Рсм = РсмА + РсмБ + Рсм В = 1,4+7+7,2=15,6 кВт.

∑Qсм = Qсм А + Qсм Б + Qсм В = 2,4+16+4,5 = 22,9 кВар.

Питающая линия 5:

Группа А: Рсм = 0,9 × 0,1 = 0,09 кВт.(2)

Qсм = 0,09 × 1,73 = 0,15 кВар.(3)

Группа Б: Рсм = 10 × 0,25 = 2,5 кВт.(2)

Qсм = 2,5 × 1,17 =2,9 кВар.(3)

Группа В: Рсм = 7 × 0,5 = 3,5 кВт.(2)

Qсм = 3,5 × 1,02 = 3,6 кВар.(3)

Группа Г: Рсм = 43,5 × 0,8 = 34,8 кВт.(2)

Qсм = 34,8 × 0,62 = 21,6 кВар.(3)

Всего по линии 5 ∑Рсм = 0,09+2,5+3,5+34,8 = 40,8 кВт.

∑Qсм = 0,15+2,9+3,6+21,6=28,3 кВар.

Итого по цеху: ∑Рсм =33,1+17,9+18,2+15,6+40,8 = 125,6 кВт.

∑Qсм = 48,1+28+15+22,9+28,3 = 142,3 кВар.

 

8) Средневзвешенные значения  коэффициента использования Ки  по каждой линии и цеху, определяем  по формуле:

Ки = ∑Рсм/∑Рн [2, стр. 11,(1.1)] (4)

Где ∑Рсм – суммарная активная мощность смены кВт.

∑Рн – суммарная общая мощность кВт.

Питающая линия 1: Ки = 33,1/215,7 = 0,15(4)

Питающая линия 2: Ки = 17,9/120,85 = 0,15(4)

Питающая линия 3: Ки = 18,2/77,26 = 0,23 (4)

Питающая линия 4: Ки = 15,6/42,4 = 0,37(4)

Питающая линия 5: Ки = 40,8/61,4 = 0,67(4)

Итого по цеху: Ки = 125,6/517,6 = 0,24(4)

9) Среднее значение tg ф по линиям и цеху определяем по формуле:

tg ф = ∑Qсм/∑Рсм (5)

Где ∑Qсм – суммарная реактивная мощность смены, кВар.

∑Рсм – суммарная активная мощность смены кВт.

Питающая линия 1: tg ф = 48,1/33,1 = 1,45(5)

Питающая линия 2: tg ф = 28/17,9 = 1,6(5)

Питающая линия 3: tg ф = 15/18,2 = 0,82(5)

Питающая линия 4: tg ф = 22,9/15,6 = 1,47(5)

Питающая линия 5: tg ф = 28,3/40,8 = 0,7(5)

Итого по цеху: tg ф = 142,3/125,6 = 1,13(5)

10) По среднему значению  tg ф определяем среднее значение cos ф по линиям и цеху

Питающая линия 1: tg ф = 1,45 cos ф = 0,57

Питающая линия 2: tg ф = 1,6cos ф = 0,53

Питающая линия 3:tg ф = 0,82cos ф = 0,77

Питающая линия 4:tg ф = 1,47cos ф =0,56

Питающая линия 5:tg ф = 0,7cos ф = 0,82

Итого по цеху: tg ф = 1,13cos ф = 0,66

11) Эффективное число электроприёмников nэ (графа 10) определяем следующим способом:

Питающая линия 1:

nэ определяем по 2 – му способу так как n больше 5 и

Ки меньше 0,2

Обозначим n1 – число эл.приёмников имеющих мощность больше половины наибольшего по мощности эл.приёмника данной линии.

Тогда находим величину n* :

 

. n* = n1/ n (6)

 

т. е. отношение этого количества к общему их числу. Далее определяем суммарную номинальную мощность этих приёмников -Рн1

Определяем отношение  Рн1 к общей номинальной мощности всех эл.приёмников

 

Р* = Рн1/∑Рн (7)

 

По Р* и n* определяем nэ* по таблице ( Цигельман стр. 464)

Тогда nэ определяем по формуле :

 

nэ = nэ* ×n  (8)

 

n = 29

Рmax = 16,2 кВт. 16,2 / 2 = 8,1

n1 = 5+2+6 = 13

Рн1 = 5×10+6×10+2×16,2 = 142,4 кВт.

n* = 13 / 29 = 0,45 (6)

Р* = 142,4 / 215,7 = 0,66 (7)

nэ* = 0,81

nэ = 0,81 × 29 = 23,5 (8)

Питающая линия 2:

nэ определяем по 2 – му способу так как n больше 5 и

Ки меньше 0,2. аналогично линии 1:

n = 28

Рmax = 12,6512,65 / 2 = 6,33

n1 = 1+1+2+2 = 6

Рн1 = 10+7+2×12,65+2×7,5 = 50,3 кВт.

n* = 6 / 28 = 0,21 (6)

Р* = 50,3 / 120,85 = 0,42 (7)

nэ* = 0,76( Цигельман стр. 464)

nэ = 0,76 × 28 = 21,3 (8)

Питающая линия 3:

nэ определяем по 4 – му способу так как m больше 3 и

Ки больше 0,2. по формуле:

 

. nэ = 2 ∑Рн/ Рmax  (9)

 

Рн = 77,26 кВт.Pmax =20 кВт.

nэ = 2×77,26 / 20 = 7,7 (9)

Питающая линия 4:

nэ определяем по 4 – му способу так как m больше 3 и

Ки больше 0,2.

Рн = 42,4 кВт.Рmax = 7,8 кВт

nэ = 2×42,4 / 7,8 = 10,9 (9)

Питающая линия 5:

nэ определяем по 4 – му способу так как m больше 3 и

Ки больше 0,2.

Рн = 61,4 кВтРmax = 30 кВт

nэ = 2×61,4 / 30 = 4 (9)

Итого по цеху:

nэ определяем по 4 – му способу так как m больше 3 и Ки больше 0,2.

Рн = 517,6 кВт.Рmax = 30 кВт

nэ = 2×517,6 / 30 = 34,5 (9)

12) по Ки и nэ определяется коэффициент максимума Км по таблице:

Питающая линия 1: Км = 1,65

Питающая линия 2: Км = 1,65

Питающая линия 3: Км = 2,1

Питающая линия 4: Км = 1,6

Питающая линия 5: Км = 1,46

Итого по цеху: Км = 1,34

13) Определяем максимальную  активную Рм и реактивную Qм мощности по линиям и цеху по формулам:

 

Рм = Км × ∑Рсм  (10)

Qм = Км × ∑Qсм (11)

 

Питающая линия 1: Рм = 1,65 × 33,1 = 54,6 кВт. (10)

Qм = 1,65 × 48,1 = 79,4 кВар. (11)

Питающая линия 2: Рм = 1,65 × 17,9 = 29,5 кВт. (10)

Qм = 1,65 × 28 = 46,2 кВар. (11)

Питающая линия 3: Рм = 2,1 × 18,2 = 38,2 кВт. (10)

Qм = 2,1 × 15 = 31,5 кВар. (11)

Питающая линия 4: Рм = 1,6 × 15,6 = 25 кВт. (10)

Qм = 1,6 × 22,9 = 36,6 кВар. (11)

Питающая линия 5: Рм = 1,46 × 40,8 = 59,5 кВт. (10)

Qм = 1,46 × 28,3 = 41,3 кВар. (11)

Итого по цеху:Рм = 1,34 × 125,6 = 168,3 кВт. (10)

Qм = 1,34 × 142,3 = 190,6 кВар. (11)

14) Определяем максимальную  полную мощность Sм и максимальный ток Iм по линиям и цеху по формулам:

 

Sм = √Рм² + Qм² (12)

Iм = Sм/√3×Uн (13)

Где Uн напряжение равное 380 В.

Питающая линия 1:

Sм = √54,6² + 79.4² = 96.4 кВа.(12)

Iм = 96,4*10³ / 1,73*380 = 146,5 А.(13)

Питающая линия 2:

Sм = √29,5² + 46,2² = 54,8 кВа.(12)

Iм = 54,8* 10³/ 1,73*380 = 83,3 А. (13)

Питающая линия 3:

Sм = √38,2² + 31,5²= 49,5 кВа.(12)

Iм = 49,5* 10³/ 1,73*380 = 75,2 А.(13)

Питающая линия 4:

Sм = √25²+36,6²= 44,3 кВа.(12)

Iм = 44,3*10³/ 1,73*380 = 67,3 А.(13)

Питающая линия 5:

Sм = √59,5²+ 41,3²= 72,4 кВа.(12)

Iм = 72,4 *10³/ 1,73*380 = 109 А.(13)

Итого по цеху:

Sм = √168,3²+190,6²= 254,3 кВа.(12)

Iм = 254,3*10³/ 1,73*380 = 386,4 А.(13)

 

2.2 Расчёт числа и мощности  трансформаторов

 

Число трансформаторов определяем в зависимости от категории потребителей. Обычно:

Для 1-ой категории – два  трансформатора (можно один но обязательно  АВР на стороне НН.

Для 2-ой категории - один трансформатор  при условии наличия складского резерва.

Для 3-ей категории - один трансформатор.

Мощность трансформаторов  цеховой подстанции Sтр выбираем по расчётной максимальной мощности цеха Sм с учётом коэффициента возможного расширения производства Кр, который берётся в пределах: 1,1 – 1,4

 

Sтр = Кр × Sм (14)

 

Где Кр = 1,2

Sтр = 1,2 × 254,3 = 305 кВа.(14)

Далее по каталогу (СЭС том 2 стр.245) выбираем трансформаторы для  двух расчётных вариантов.

1) Определяем приведённые  потери в трансформаторах для  каждого варианта:

 

ΔР’= ΔРхх+Кп×ΔQхх+Кз ²×( ΔРкз+Кп×ΔQкз) (15)

 

Где: Кп – коэффициент потерь. Для цеховых подстанций принимается Кп=0,12

 

 

 

Кз= Sм/ Sтр - коэффициент загрузки по мощности. (15.1)

 

ΔРхх и ΔРкз – величины потерь холостого хода и короткого замыкания. (берутся из каталога)

Реактивные мощности потерь вычисляются по формулам:

 

ΔQхх= Sтр×( Iхх%/100) (16)

 

Где Iхх% - ток холостого хода (берётся из каталога)

 

ΔQкз= Sтр× (Uкз%/100) (17)

 

Где Uкз% - напряжение короткого замыкания (берётся из каталога)

2) Определяем годовые  потери электроэнергии:

Wг = ΔР’×Тв(18)

Где Тв=2500ч. – время использования максимальной нагрузки (из задания)

3) Определяем стоимость  потерь:

С= с×Wг (19)

Где с – стоимость одного кВт ×ч. с=2руб.

4) Находим капитальные  затраты:

 

К =1,23×Стр(20)

 

Где 1,23 – коэффициент  учитывающий затраты на транспортировку  и монтаж.

Стр – стоимость трансформатора в рублях. (при 2-ух трансформаторах берётся 2×Стр)

По результатам расчётов выбирается вариант с меньшими капитальными и эксплуатационными затратами. Для этого по второму варианту берутся расчёты для двух трансформаторов, а именно:

 

ΔР’=2×ΔРхх+Кп×2×ΔQхх+Кз ²×(2×ΔРкз+Кп×2×ΔQкз)(21)

 

Где: Кп=0,12

 

Кз= Sм/2Sтр (22)

 

Вариант 1:

Кз= 254,3 / 400 =0,63 (15.1)

ΔQхх=400×(3/100)=12 кВар. (16)

ΔQкз=400×(4,5/100)=18 кВар.(17)

ΔР’=1,08+0,12×12+0,63²×(5,9+0,12×18)=5,7 кВт.(15)

Wг=5,7×2500=14158,5 кВт×ч.(18)

С1=2×14158,5=28317 руб. (19)

К1=1,23×1100000=1353000 руб. (20)

Варинат 2:

Кз=254,3 / (2×160)=0,79(22)

ΔQхх=160×(2,4/100)=3,8 кВар.(16)

ΔQкз=160×(4,7/100)=7,52 кВар.(17)

ΔР’=2×0,54+0,12×2×3,8+0,79²×(2×3,1+0,12×2×7,52)=6,3 (21) кВт.

Wг=6,3×2500=15750 руб.(18)

С2=2×15750=31500 руб. (19)

К2=1,23×2×550000=1353000 руб.(20)

Так как К1=К2 то выбираем вариант с меньшей стоимостью потерь т. е. вариант 1 - ТМ 400/10

 

2.3 Расчёт силовой сети

 

Выбор кабельной линии  от заводской подстанции до цеховой  с проверкой его на нагрев и  потери напряжения

1) Определяем номинальный  рабочий ток цехового трансформатора  Iр по формуле:

 

Iр= Sн/√3×Uвн (23)

 

Где Sн – номинальная мощность цехового трансформатора.

Uвн – напряжение трансформатора с высокой стороны кВ.

Iр=400 / (1,73×10)=23,12 А. (23)

2) Определяем экономическое  сечение кабеля по формуле:

          Sэк= Iр/ jэк (24)

где jэк – экономическая плотность тока А/мм² из таблицы (4,стр.151) jэк=1,6 А/мм² (для кабелей с Al жилами при Тв=2500ч)

 

Sэк=23,12/1,6=14,45 мм² (24)

По Sэк выбираем сечение кабеля [4,стр139]

Выбираем АСБ 3 ×16 мм² ; Iдоп=75 А. ; r0=2.08 Ом×км. ; Х0=0,07 Ом×км. ; Uн=10кВ. (r0 и Х0 из конспекта)

3) Проверка на нагрев:

Должно соблюдаться условие: Iр≤ Iдоп

23,12<75 условие выполняется.

4) Потери напряжения в кабеле  находим по формуле:

√3×100×L×Ip

ΔU%=--------------------×(r0×cos ф+Х0×sin ф)[4,стр.152](25)

Uн (в)

Где L – длина линии в км.

cos ф = 0,66 (таб.№2 графа 7 по цеху)

sin ф =0,75 из cos ф

ΔU%=(1,73×100×0,3×23,12)/10000×(2,08×0,66+0,07×0,75)= =0,17 % (25)

ΔUдоп – не более 5% (из конспекта)

Должно соблюдаться условие: ΔU%≤ ΔUдоп%

0,17%<5% - условие выполняется.

Выбор шинопроводов и кабельной линии по цеху с проверкой на нагрев и потери напряжения.

Выбранные линии:

Линия №1 – шинопровод.

Линия №2 – шинопровод.

Линия №3 – шинопровод.

Линия №4 – шинопровод.

Линия №5 – КЛ+СП

1) Определяем экономическое сечение  шинопроводов и кабеля по формуле:

Iм

Sэк=---------(27)

1,4×jэк

Iм – расчётный ток по линии (таб.№2 графа 15)

jэк – из таблицы [4,стр.151] для каждой линии.

2) Выбираем стандартное сечение  шинопровода из таблицы [4,стр.372] а кабельной линии из [4,стр.107(4.8)]

3) Проверяем выбранные линии  на нагрев. Должно выполнятся  условие:

Iм ≤ Iдоп(28)

Где Iдоп – допустимые токи выбранного шинопровода или кабеля.

4) Проверяем выбранные линии  на потери напряжения:

√3×100×Iм×L

ΔU% =------------------- (r0×cos ф +х0 ×sin ф)(29)

Uн

Где L –длина линии в (км.); r0 и х0 – из конспекта

sin ф из cos ф

Uн=380 В

Должно выполнятся условие:

ΔU%≤ ΔUдоп%(30)

Где ΔUдоп% =5%

Расчёт:

Линия №1 – шинопровод: L=0,032 км. jэк=1,6

Sэк=146,5/(1,4×1,6)=65,4 мм²(27)

Выбираем: S=75 мм²; Iдоп=265 А. [4,стр.372]

r0=0,475 Ом/км ; х0=0,2 Ом/км

Проверяем: 146,5 А < 265 А(28)

Условие выполняется.

ΔU%=(1,73×100×146,5×0,032)/380×(0,475×0,57+0,2×0,82)=0,92%(29)

0,2%<5% Условие выполняется.(30)

Линия №2 – шинопровод L=0,032 км. Jэк=1,6

Sэк=83,3/(1,4 ×1,6)=37,2 мм²(27)

Выбираем: S=45 мм² ; Iдоп=165 А [4,стр.372]

r0=0,475 Ом/км; х0=0,2 Ом/км

Проверяем:83,3 А < 165 А Условие выполняется. (28)

ΔU%=(1,73 ×100 ×83,3 ×0,032)/380 ×(0,475 ×0,77+0,2 ×0,63)=0,5%(29)

0,5% <5%Условие выполняется.(30)

Линия №3 – шинопроводL=0,016 jэк=1,6

Sэк=75,2/(1,4 ×1,6)=33,6 мм²(27)

Выбираем: S=45 мм² ; Iдоп=165 А [4,стр.372]

r0=0,475 Ом/км х0=0,2 Ом/км

Проверяем: 75,2 А <165 АУсловие выполняется. (28)

ΔU%=(1,73 ×100 ×75,2 ×0,016)/380 ×(0,475 ×0,77+0,2 ×0,63)=0,27%(29)

0,27% <5%Условие выполняется.(30)

Линия №4 – шинопровод L=0,022 км. Jэк=1,6

Sэк=67,3/(1,4 ×1,6)=30 мм²(27)

Выбираем: S=45 мм² ; Iдоп=165 А [4,стр.372]

r0=0,475 Ом/км х0=0,2 Ом/км

Проверяем: 67,3 А <165 АУсловие выполняется.(28)

ΔU%=(1,73 ×100 ×67,3 ×0,022)/380 ×(0,475 ×0,56+0,2 ×0,83)=0,28%(29)

0,28% <5%Условие выполняется.(30)

Линия №5 – КЛL=0,01км. Jэк=1,6

Sэк=109/(1,4×1,6)=48,7мм²(27)

Выбираем: S=50мм²; Iдоп=110 А[4,стр.107(4.8)]

r0=0,67 Ом/км х0=0,06 Ом/км

Проверяем:109 А<110 АУсловие выполняется. (28)

ΔU%=(1,73×100×109×0,01)/380×(0,67×0,82+0,06×0,57)=0,28%(29)

0,28%<5%Условие выполняется.(30)

2.4 Расчёт ответвлений к станкам

1) Рассчитываем ответвление к  самому удалённому станку

Станок №6;

Р=10кВт; . η=88% [3,стр.63] ; cos ф=0,89 [3,стр.63] U=380В

L=0.059 км.

Находим расчётный ток двигателя:

Р

Iр= --------------------- (31)

√3×U×cos ф×η

η– КПД двигателя в (о. е.)

Iр=10000/(1,73×380×0,89×0,88)=19,4 А (31)

По условиям нагрева выбираем стандартное  сечение (Липкин стр.139)

Sст=4мм² ; Iдоп=27 А ; r0=8,35 Ом/км.; х0=0,1 Ом/км

Проверяем:

19,4 А<27 А Условие выполняется.(28)

ΔU%=(1,73×100×19,4×0,059)/380×(8,35×0,89+0,1×0,45)=3,9%(29)

3,9%<5%Условие выполняется.(30)

Проверяем суммарную потерю напряжения от цеховой подстанции до самого удалённого Эл.двигателя:

ΔU%лин=0,92%

∑ΔU%=ΔU%лин+ΔU%отв=0,92+3,9=4,82%

4,82% <5%Условие выполняется.(30)

Определяем номинальный ток  для каждого станка (31) и выбираем стандартное сечение

1) Рн= 10кВт; cos ф= 0,89 η=0,88

Iн=10000 /(1,73×380 ×0,89 ×0,88)=19,4 А. Sст=4 мм²

2) Рн=4,5 кВт; cos ф= 0,85 η=0,86

Iн=4500 /(1,73×380 ×0,85 ×0,86)=9,4 А. Sст=4 мм²

3) Рн=2,8 кВт; cos ф=0,84 η=0,835

Iн=2800 /(1,73×380 ×0,84 ×0,835)=6,1 А. Sст=4 мм²

4 ) Рн=0,6 кВт; cos ф= 0,7 η=0,705

Iн= 600/(1,73×380 ×0,7 ×0,705)=1,8 А. Sст=4 мм²

5 ) Рн=6,325 кВт; cos ф=0,87 η=0,885

Iн=6325 /(1,73×380 ×0,87 ×0,885)=12,5 А. Sст=4 мм²

6 ) Рн=7 кВт; cos ф= 0,87 η=0,885

Iн= 7000/(1,73×380 ×0,87 ×0,885)=13,9 А. Sст=4 мм²

7 ) Рн=1 кВт; cos ф= 0,8 η=0,78

Iн=1000 /(1,73×380 ×0,8 ×0,78)=2,4 А. Sст=4 мм²

8 ) Рн=16,2 кВт; cos ф= 0,89 η=0,89

Iн=16200 /(1,73×380 ×0,89 ×0,89)=31,1 А. Sст=6 мм²

9 ) Рн=3,525 кВт; cos ф= 0,85 η=0,86

Iн=3525 /(1,73×380 ×0,85 ×0,86)=7,3 А. Sст=4 мм²

10 ) Рн=6,2 кВт; cos ф= 0,87 η=0,885

Iн=6200 /(1,73×380 ×0,87 ×0,885)=12,2 А. Sст=4 мм²

11) Рн=12,65 кВт; cos ф= 0,89 η=0,885

Iн=12650 /(1,73×380 ×0,89 ×0,885)=24,4 А. Sст=4 мм²

12) Рн=20 кВт; cos ф=0,9 η=0,9

Iн=20000 /(1,73×380 ×0,9 ×0,9)=37,5 А. Sст=10 мм²

13) Рн=30 кВт; cos ф= 0,85 η=0,905

Iн=30000 /(1,73×380 ×0,85 ×0,905)=59,3 А. Sст=16 мм²

14) Рн=7,5 кВт; cos ф=0,87 η=0,885

Iн=7500 /(1,73×380 ×0,87 ×0,885)=14,8 А. Sст=4 мм²

15) Рн=7,8 кВт; cos ф= 0,87 η=0,885

Iн=7800 /(1,73×380 ×0,87 ×0,885)=15,4 А. Sст=4 мм²

16) Рн=0,9 кВт; cos ф=0,8 η=0,78

Iн=900 /(1,73×380 ×0,8 ×0,78)=2,19 А. Sст=4 мм

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Обоснование  и расчет системы электропитания

3.1 Расчет токов  короткого замыкания

Расчёт токов короткого  замыкания ведется в следующей  последовательности:

1) Определяем сопротивления  заводских трансформаторов по  формуле:

Uкз% Sб

Х= ----------- × ---------[5,стр.101](32)

100 Sн

Где Uкз% - из (СЭС т.2 стр.245)

Sн – номинальная мощность трансформатора МВа.

За базисную мощность Sб, принимаем мощность системы 120 МВа)

Х2= 10,5/100 ×120/16=0,8 о.е.(32)

2) Определяем сопротивление  кабельной линии:

Sб

Х= Х0 ×ℓ × ---------[6,стр.312 (12.46)](33)

Uб²

         Sб

r= r0 × ℓ × ---------[6,стр.312 (12.47)](34)

Uб²

Х0 и r0 из конспекта; ℓ - длина линии в км.; Uб –базисное напряжение = 10.5 кВ.

Х3= (0,07×0,3) ×(120/10,5²)=0,02(33)

r3=(2,08×0,3) ×(120/10,5²)=0,68.(34)

3) Определяем сопротивление  цехового трансформатора:

Sб

Х=√Uкз² - r*² × -------[6,стр.312 (12.4)](35)

Sн

Uкз% - из (СЭС т.2 стр.245)

ΔРкз

r* = -------- [6,стр.310,(12,41)](36)

Sн

ΔРкз – потери в меди трансформатора кВт. (СЭС т.2 стр.245)

r*= 5,9/400=0,015 (36)

Х4=√0,045² - 0,015²×(120/0,4)=12,6(35)

Sб

r4= r* × ---------[6,стр.311,(12,42)](37)

Sн

r4 = 0,015 ×(120/0,4)=4,5(37)

4) Базисный ток для  каждой точки КЗ:

Sб

Iб= --------- (кА)[4,стр.76,(3.39)](38)

√3×Uб

Iб1=120/(1,73 ×10,5)=6,6 кА(38)

Iб2=120/(1,73 ×0,4)=173,9 кА(38)

5) Результирующее сопротивление  для каждой точки КЗ:

∑Х1= Х1 + Х2/2+ Х3=1,2+0,8/2+0,02=1,62

∑r1= r3=0,68 так как ∑r1> ∑Х1/3 0,68>0,54 то находим полное сопротивление Z

Z1=√∑Х1²+∑r1² [4,стр76(3.4)](39) 

   Z1=√1,62²+0,68²=1,76(39)

∑Х2= ∑Х1 + Х4=14,68

∑r2=∑r1+r4=0,68+4,5=5,18 так как ∑r2> ∑Х2/3 5,18>4,8 то находим полное сопротивление Z

Z2=√14,68²+5,18²=15,57(39)

6) Действительное значение начального  тока КЗ

Iб1

I1" = ------ = 6,6/1,76=3,8 кА. [5,стр.104](40)

Z1

Iб2

I2" = ------ = 173,9/15,57=11,1 кА.(40)

Z2

7) Мгновенное значение ударного  тока:

¡уд1 =√2×Куд×I1" =√2×1,3×3,8=7 кА.[5,стр.104](41)

Куд – ударный коэффициент из графика (4,стр.69) т. к. ∑Х1/∑r1=2,5 то Куд=1,3

¡уд2 =√2×1,37×11,1=21,5 кА(41)

∑Х2/∑r2=2,8 Куд=1,37

8) Действующее значение ударного  тока:

Iуд1 =I1" ×√1+2(Куд-1)²=3,8×√1+2(1,3-1)=4,1 кА [5,стр104] (42)

Iуд2 =11,1×√1+2(1,37-1)²=12,5 кА(42)

9) Мощность тока КЗ:

Sкз=√3×I" ×Uн[5,стр105](43)

Sкз1=1,73 ×3,8 ×10=65,7 МВа(43)

Sкз2=1,73 ×11,1 ×0,4=7,3 МВа(43)

10) Установившийся ток КЗ:

I1∞=К∞×Iб1=0,54×6,6=3,56 кА [6,стр.319,(12,53)](44)

К∞=0,54 из таблицы т.к Z1=1.76 < 3

I2∞=I2" =11.1 кА т.к. Z2>

 

 

 

 

 

 

 

 

 
3. 2 Расчет электрического освещения цеха

 

Помещения в которых необходимо рассчитать освещение а также нормативная освещенность для различных помещений цеха по [10 табл.24] выбираем:

Цех -300Лк

Инструментальный  склад - 75Лк

Начальник цеха и  комната мастеров - 200Лк

Коридор - 75Лк

Раздевалки - 75Лк

 

 Расчёт рабочего освещения основной площади цеха

 

Освещение применяем  равномерное, используя лампы типа ДРЛ и светильники типа УПДДРЛ. Расчёт ведём по методу коэффициента использования.

Исходные данные для расчёта:

а) высота цеха - H=10 м;

б) по табл.4-4а [104], для  ремонтно-механического цеха, находим:

- плоскость нормирования  освещения и её высота от  пола (м) - Г-0,8 (hР =0,8 м);

- разряд и подразряд зрительной работы - IIв+1;

- нормируемая освещённость - ЕН =300 Лк;

- коэффициент запаса - кЗ =1,5;

показатель ослеплённости - Р=20;

в) из §3-5 [1.52] и табл. 3-7 [1.55], для светильников типа УПДДРЛ, имеем:

- кривая силы  света - Д;

свес светильников - hС =0,5 м;

г) принимаем, что  в цехе чистый побеленный потолок  и стены при незавешенных окнах. Тогда, по табл. 5-1 [126], имеем коэффициенты отражения от потолка, стен и рабочей поверхности соответственно - ρП =0,5; ρС =0,3; ρР =0,1.

Определяем расчётную  высоту подвеса светильников:

 

Нр=H-hС -hР (1.10)

 

Нр=10-0,5-0,8=8,7 м.

По табл. 4-16 [123] при  кривой силы света Д(косинусная)- коэффициент λ=1,4 находим отношение расстояния между соседними светильниками к расчетной высоте:

l=L/h=1,4 => L=h∙1,4=8,7∙1,4=12,2 м,

но, исходя из линейных размеров цеха принимаем Lа=7,5 м. Lв=7,5 м, lА=2,25м. lВ=3м.

По ф-ле (5-3) [125] находим индекс помещения:

 

 (1.11)

 

где А - длина помещения, м;

В – ширина помещения, м.

i =  =2,76

далее, по табл. 5-10 [135], находим коэффициент использования  при принятых ρП=0,5; ρС=0,3; ρР =0,1, и определённом i =2,76: u =0,595. По ф-ле(5-1) [125] находим потребный световой поток ламп в каждом светильнике:

 

(1.12)

где z =1,15 - отношение  ЕСР/Еmin;

NСВ - число светильников.

Фтреб. = =45087,73 Лм.

По табл. 2-15 [28] принимаем  лампу ДРЛ1000, РЛ =1000 Вт, ФЛ =50000 Лм, cos=0.57 что составляет (50000/45087,73)∙100% =110,9% и не выходит за предел (-10%,+20%,) что допустимо. Фактическая освещённость будет следующей (см. (1.12)):

Ефакт. =ЕН ∙ =300 =332,7 Лк.

Проверим освещение  цеха при помощи точечного метода. Для этого берём три характерные  точки и группу светильников, которые  освещают эти точки (см. рис. 1.1). Определяем расстояния от каждого светильника  до точек (di), и данные заносим в табл. 1.2. По рис. 6-27 [190] по пространственным изолюксам находим условную освещённость (еi) для каждой точки, в зависимости от расстояния до светильника, и заносим данные в ту же таблицу.

 

Таблица 1.2. Определение  условной горизонтальной освещенности для точек А,В,С

№светильника	dA,м	dB,м	dC,м	eA,Лк	eB,Лк	eC,Лк
1	11,86	13,52	14,18	0,3	0,18	0,15
2	11,86	11,25	11,3	0,3	0,4	0,4
3	11,86	15,5	16,56	0,3	0,11	0,07
4	5,3	8,4	9,4	2	0,9	0,7
5	5,3	3,75	3,92	2	2,7	2,7
6	11,86	15,5	16,56	0,3	0,11	0,07
7	5,3	8,4	9,4	2	0,9	0,7
8	5,3	3,75	3,92	2	2,7	2,7
Сумма	-	-	-	7,49	7,49	7,49