Цех металлорежущих станков

I_ном.а ≥ I_ку  250 ˃ 170,27

I_{т.р .} ≥ 1,1·I_ку   200 ˃ 187,30

I_{м.р .} ≥ 1,6·I_ку   600 ˃ 272,43

К_п.1·К_п.2·I_доп. > I_ку   1·1·200 ˃ 170,27

К_п.1·К_п.2·I_доп. > I_з.·К_з.  1·1·200 ˃ 200·0,66

I_ку = (3.1.4)

I_ку = = =  117,2 А

Выбираем ВА 51- 35, I_ном = 250 А

Выбираем АВВГ  3+2

3.2 Выбор числа  и мощности трансформаторов

Трансформаторные цеховые  подстанции являются основным звеном системы электроснабжения и предназначены для питания одного или нескольких цехов.

Однотрансформаторные цеховые подстанции применяются при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складного» резерва или при резервировании, осуществляемом по перемычкам на вторичном напряжении.

Двухтрансформаторные подстанции применяются при преобладании потребителей 1-ой и 2-ой категорий.

Определяем расчётную  мощность ЭП цеха S_расч. кВа  с учётом компенсации реактивной мощности, по формуле:

S_расч. =  (3.2.1)

S_расч. =

Определяем минимальную мощность трансформатора:

S_мин =,

где К_загр.- коэффициент загрузки, К_загр = 0,65;

N – количество трансформаторов, N = 2

S_мин =81,7

Выбираем трансформатор  ТМ-100 по литературе [1], исходя из условия:

S_ном ≥ S_мин.тр.  100  ≥ 81,7

 

4 Питающая сеть

4.1 Описание питающей  сети. Выбор сечения высоковольтного  кабеля

Определим полную мощность цеха с учетом компенсации реактивной мощности:

S_расч. = (4.1.1)

S_расч. = кВА.

Определим суточный расход электроэнергии:

W_сут. = P_см∙t_см∙K_см. ,

где P_см- средняя активная нагрузка за смену;

t_см- продолжительность работы смены в часах;

K_см- количество смен в сутки.

W_сут = 84,75∙8∙3 = 2034

Определим годовой расход электроэнергии:

W_год = W_сут∙N ,

W_год = 2034∙250=508500

Определим число часов  использованием максимальной нагрузки в год:

T_{макс .}=

T_макс. == 3511,7

По справочной литературе [1] определим экономность плотности тока для кабелей с бумажной изоляцией с алюминиевыми жилами.

Экономическая плотность тока, определил j=1,6.

Определим расчётный ток  высоковольтного кабеля:

I_{расч .}=

I_{расч .} = = 8,6

Определим экономическое  сечение питания кабеля  с учётом количества кабелей:

F_эк. =

F_эк. = = 6,2.

Выберем кабель по условию:

F > F_эк.                             16 > 6,2

K_п.∙K∙I_доп. > I_расч.       1∙1∙95 > 8,6

В результате расчётов выбрал кабель ААБл 3×16-10, I_{доп .}= 95А.

4.2 Выбор вакуумного  выключателя

Сети электрического освещения  характеризуются большой разветвлённостью и протяжённостью. Основное требование ПУЭ к их расчёту заключается в выборе таких площадей сечений проводов, при которых отклонения напряжения на источниках света находятся в допустимых пределах.

Расчет площади сечения проводов в сетях освещения проводят по допустимым потерям напряжения и по допустимому нагреву проводов. Из двух найденных площадей сечения принимают  большее.

Выбираем аппарат защиты по условиям:

U_ном.≥U_сети        10000≥380

I_ном.≥I_расч.         32≥18,68.

Проверяем аппарат защиты:

а) по коммутационной способности

I_откл.≥I_по.           I_по.=11 кА      12,5≥11.

Выбираем выключатель:

BB/TEL-10-12,5/1000 I₂,

где I_по.- начальное действующее значение периодической составляющей тока короткого замыкания, кА;

I”- наибольшее значение тока КЗ на шинах РП, кА.

б) на термическую стойкость:

I_терм.²∙t_терм.≥В_к.                    

В_к.=I_по.² (t_откл.+Tа),             

где I_терм.- ток термической стойкости, А;

 t_терм.- время протекания тока термической стойкости, с;

В_к.- тепловой импульс тока КЗ., А², с;

 t_откл.- время отключения КЗ., с.

t_откл.=t_p3+t_в,

где t_p3- время действия релейной защиты, с (0,2);

t_в- полное время отключения выключателя;

Tа- постоянная времени  затухания апериодической составляющей тока КЗ., с (0,01).

В_к.=11²∙(0,085+0,01+0,2)=121∙0,295=35,69

12,5²∙3≥35,69;    468,75≥35,69

в) на электродинамическую стойкость:

I_дин.≥I_уд.                 32≥21,24

I_уд.= ∙ К_уд.∙I_по. ,        К_уд.=1,365

I_уд.=

где I_дин. - ток электродинамической стойкости, А;

I_уд. - ударный ток, КЗ., А;

К_{уд .}-ударный коэффициент тока КЗ.

При выборе аппаратов защиты необходимо проверить кабель на термическую стойкость током КЗ по условию:

F≥F_мин.

F_мин.=∙10³/Ст,

F_мин.=                16≤70,3

где F_мин. - минимальное сечение по условию допустимого нагрева при КЗ;

Ст- коэффициент, зависящий от допустимой температуры при КЗ и материала проводника, Ст= 85- для кабелей до 10 кВ с бумажной изоляцией и алюминиевыми жилами.

Выбираем ААБл      3×95-10.

 

5 Распределительная  сеть цеха

5.1 Описание схемы.  Расчёт нагрузок по узлам сети

Для подключения питающей сети необходимо ЭП разбить на узлы и рассчитать для каждого узла мощность и расчётный ток, по которым выбираем питающий кабель и аппарат защиты.

Определяем групповой  коэффициент использования для  каждого узла

К_и.гр.=  (5.1.1)

Определяем отношение  наибольшей номинальной мощности ЭП участка к наименьшей для каждого узла

m = 

Определяем эффективное  число ЭП цеха n_э, используя таблицу 5.1.1

Определяем коэффициент  максимума К_m

Определяем расчётную  нагрузку в узлах

P_расч.= К_m·P_см∑

Q_расч.=·Q_см.∑

S_расч.=

I_расч.=

Пример – расчёт выполнить  для узла №2

К_и.гр.= 0,16

Таблица 5.1.1 - Расчёт n_э для узла №1, узла №2, и узла №3

Nузла		N	Pном,∑	N1	Pном.1.			nэ
1	2,25	3	13,5	1	4,5	0,3	0,33	6
2	4	8	34,9	1	8	0,125	0,22	9
3	26	29	430,6	2	80	0,7	0,19	6

 

 

5.2 Выбор шинопроводов и распределительных пунктов

Для распределения электроэнергии к значительному числу электроприемников небольшой мощности, распределенных компактно на площади цеха (например, для питания электродвигателей станков в металлообрабатывающих, деревообрабатывающих и т. п. цехах), следует, как правило, применять распределительные магистрали, присоединяемые к шинам подстанции или главным магистралям с помощью аппаратов управления и защиты. В местах, где предвидится вероятность перепланировок технологических механизмов, и условия среды это позволяют, рекомендуется применять распределительные магистрали в виде так называемых «штепсельных шинопроводов», допускающих возможность быстрого и безопасного присоединения новых и отсоединения убираемых нагрузок без снятия напряжения с шинопровода (без перерыва в работе остальных электроприемников).

Выбираем автоматические выключатели по условиям

n =1 n>1

U_ном.≥U_сети  U_ном.≥U_сети

I_ном.≥I_{ном. ЭП} I_ном.>I_расч.

I_тр.>1,1I_{ном. ЭП} I_тр.>1,1I_расч.

I_эмр.>1,25I_пуск I_эмр.>1,25I_пик.

Выбираем шкафы распределительные:

I_ном.шк > I_расч.

Выбираем шинопровод распределительный:

I_ном>I_{расч.цепи}

Выбираем автоматические выключатели:

I_пик. = I_{пуск.нб.} + I_расч.-I_ном.нб.

Пример расчёта:

n= 1, выбираем автоматические выключатели для 1 узла:

400  ≥  380;

100  ≥  12,9;

16   >  14,19;

112  >  64,5.

 n > 1 , выбираем автоматический выключатели для 1 узла

400 ≥ 380;

32 > 18,68;

32 > 20,55;

1600 > 87,85.

160 > 18,68;

400 > 302,22 (для 3 узла)

I_пик. = 777,02 (для 3 узла).

5.3 Расчёт заземляющего  устройства

Для подключения питающей сети необходимо Э.П. разбить на узлы и рассчитать для каждого узла мощность и расчётный ток, по которым выбираем питающий кабель и аппарат защиты.

Заземляющее устройство выполняем  заземлителями из уголковой стали  размерами: 50×50×5мм соединённых горизонтальной полосой сечением: 40×4мм.Сопротивление одиночного стержня длиной 2,5м из уголковой стали определяем по формуле: R_оу=0,318ƥ·К_м, где ƥ- удельное сопротивление грунта, Ом·м, К_м- коэффициент учитывающий климатическую зону и вид заземлителя.

R_оу= 0,318·40·1,5= 19,08 Ом

Определяем необходимое  количество заземлителей

n = , ( ƪ = 10шт. ),

гдеƪ- коэффициент использования заземлителя,

R₃- нормативное сопротивление заземлителя.

При расположении заземлителей в ряд ƪ = 0,34.

N = = 224

Определяем сопротивление  растеканию вертикальных заземлителей

R_в =

R_в == 0,028 Ом

Определяем сопротивление  горизонтальной заземляющей полосы

R_{г .} =·lg ,

где l- длина горизонтальной полосы, м;

b- ширина горизонтальной полосы(40×4), b = 40мм;

t- глубина горизонтальной полосы 0,7 м.

L = n·2,5 = 224·2,5 = 560м ,

R_{г .}=·lg= 0,026·lg2240000 = 0,16 Ом.

Определяем (сопротивление  растеканию горизонтальной полосы) общее  сопротивление заземляющего устройства

R_и. === 0,02 Ом.

 

Заключение

В теоретической части проекта характеристики потребителей электроэнергии и категории электроснабжения, внутренние схемы электроснабжения.

Электроосвещение цеха выполнено  на основе светильников с лампами  ДРЛ-250. Выбор данного типа ламп основан на следующих критериях: высокая светоотдача выбранного типа ламп, большой срок их службы.

В расчетной части проекта  произведены расчеты электрических  нагрузок, расчет и выбор компенсирующего  устройства, выбор силового трансформатора, сечений проводов и кабелей, выбор  защитных устройств.                           

 

Литература

1. Сибикин Ю.Д. Электроснабжение промышленных и гражданских зданий. М.: Издательский центр «Академия», 2006.- 368с.
2. Сибикин Ю.Д. Монтаж, эксплуатация и ремонт электрооборудования промышленных предприятий и установок/ Ю.Д.Сибикин, М.Ю.Сибикин. — М.: Высш. шк., 2003.
3. Шеховцов В.П. Расчёт и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования - М.: Форум Инфра - М, 2003-214с.