Электроснабжение и электрооборудование механического цеха

2.По каждой характерной группе определяется суммарная номинальная мощность , в которую входят мощности при ПВ=100%.

3.Расчет нагрузок ведется за наиболее загруженную смену длительностью Тсм, для каждой группы приемников определяется средняя мощность

Сменные нагрузки определяем по формулам:

где Р_нi – установленная (номинальная) мощность отдельных приемников;

К_и – коэффициент использования (Шеховцов табл.1.5.1 стр.24);

При отношении мощности большего приемника рассмотренного в группе к мощности наименьшего:

 допускается принимать 

Если     и , то эффективное число электроприемников определяется:

Средневзвешенное значение коэффициента К_И определяется:

где åP_см - сумма средних расчетных мощностей всех групп электроприемников.

Определяется среднее  значение Км (коэффициент максимума):

[справочник по эл. снабжению, стр.48, табл.2.6]

По найденным значениям  К_и и n_э  находим К_м. [4. с.48, табл.2.6]

 

Расчетные мощности P_р, Q_р, и S_р определяют по формулам:

При n_э 10; Q_р=1,1SQсм

При n_э>10; Q_р=SQ_см

 

      Расчетные активные и реактивные нагрузки силовых приемников по цеху в целом определяются суммированием соответствующих нагрузок по группам.

Расчетная нагрузка осветительных  приемников цеха определяется по установленной  мощности и коэффициенту спроса:

 

где -коэффициент спроса для освещения, принимаемый по справочным данным 

-установленная мощность приемников электрического освещения, которая может быть определена по формуле

где  - площадь цеха, м²

       - удельная нагрузка Вт/ м²

    Полная расчетная  мощность силовых и осветительных  приемников без учета КУ определяется  из соотношения

 

Для примера рассчитаем электрическую  нагрузку наждачного станка:

1. Коэффициент использования  и определяются из справочных

данных: =0,5; =1,73;

N = 3; Р_н = 1,5 кВт; ∑Р_н = 4,5 кВт; К_и = 0.17

 

2.Среднее значение  активной мощности за максимально  загруженную смену.

Среднее значение реактивной мощности за наиболее нагруженную смену.

Аналогично проводится расчет для остальных электроприемников.

 

 

Расчетная нагрузка осветительных приемников цеха определяется:

, где Ксо – коэффициент спроса по освещению

Установленная мощность приемников электроосвещения станочного отделения:

, где F – площадь цеха

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наименование приемников	n	Заданная нагрузка, приведенная  к длительному режиму					m	Средняя нагрузка				Максимальная нагрузка
		Рн, I, кВт	кВт	Ки	Cos φ	tg φ		, кВт	, кВар			, кВт	, кВар	,
Наждачный Карусельно фрезерный Вертикально-протяжной Токарный полуавтомат Продольно- фрезерный  Горизонтально расточный Вертикально-сверлильный Агрегатный горизонтально-сверлильный Агрегатный вертикально-сверлильный Шлифовально-обдирочный Вентилятор Круглошлифовальная Закалочная установка Клепальная	3 3 2 3 3 2 2   2   2     2 2 2 1 2	1,5 9,5 8,5 22 30 15,2 6,5   20   15 5 4 2,8 20 5,5	4,5 28,5 17 66 90 30,4 13   40   30 10 8 5,6 20 11	0,17 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17 0,17   0,17   0,17 0,17   0,7 0,14 0,14 0,14	0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5   0,5   0,5 0,5 0,8 0,6 0,6 0,6	1,73 1,73 1,73 1,73 1,73 1,73 1,73   1,73   1,73    1,73 0,75 1,33 1,33 1,33		0,8 4,8 2,9 11,2 15,3 5,2 2,2   6,8   5,1 1,7 5,6 0,8 2,8 1,5	1,9 8,3 5 19,4 26,5 9 3,8   11,8   8,8 3 4,2 1,1 3,7 2	- -   -   -   - - - -   -	- -   -   -   - - - -   -	- -   -   -   - - - -   -	- -   -   -   - - - -   -	- -   -   -   - - - -   -
Итого	31	30/1,5	374	0,2	0,54	1,57	20	66,7	108,5	31	1,34	89,4	145,4	170,7
Электрическое освещение												13,2		13,2
ИТОГО												102,6	145,4	179

 

 

4. Определение места расположения цеховой подстанции, типа трансформаторов, их количества и мощность на основе технического расчета.

На подстанциях всех напряжений, как правило, применяется  не более 

двух трансформаторов  по соображениям технической и экономической  целесообразности.

       Комплектные ЦТП  должны размещаться с наибольшим  приближением к центру питаемой ими нагрузки предпочтительно с некоторым смещением в сторону источника питания.

       Требования: а)минимум  занимаемой полезной площади  цеха; б)отсутствие помех производственному  процессу; в)соблюдение электрической  и пожарной безопасности.

 

 

4.1 Выбор типа и числа трансформаторов

 

1.Потери мощности в  цеховых трансформаторах

2. Определение расчётной  нагрузки с учётом потерь мощности  в ЦТП (без учёта компенсирующих  устройств).

3. Мощность компенсирующих  устройств

где α коэффициент учитывающий повышение cos φ естественным способом, принимаем α =0,9

Cos φк = 0,92…095, тогда tg φк =0,42

Выбираются компенсирующие устройства в виде конденсаторной установки

УКЛ (П)-0,38-150УЗ, число ступеней регулирования – 1. [4, стр.200, табл. 16.1]

Выбор автоматического выключателя  для КУ:

Выбираем автоматический выключатель типа ВА51Г-31 [Беляев стр.41, табл.26]

;  

4. Расчётная нагрузка  по цеху с учётом компенсирующих устройств

5. По расчётному значению  выбираем мощность трансформаторов для потребителей с преобладанием 3 категории по надёжности электроснабжения.

Определяем количество трансформаторов.

где: - коэффициент загрузки для цехов с преобладанием приёмников 2                                категории 0,7-0,8;

для первого варианта рассмотрим 1 трансформатор ТМ-160.

для второго варианта рассмотрим 2 трансформатора ТМ-100.

Вариант	Тип	Кол.			,кВт	, кВт	Стоимость, руб
1	ТМ-160	1	2,4	4,5	0,54	2,65	108000
2	ТМ-100	2	2,6	4,5	0,33	2,1	82000

 

6. Определим  в нормальном и аварийном режиме

 

 

4.2 Технический  расчёт и выбор трансформатора

 

Вариант 1.    ТМ -160

1. Потери реактивной мощности  холостого хода и короткого  замыкания.

2. Приведённые потери мощности в трансформаторе

где k_ип=0,07 – коэффициент изменения потерь

3. Полные потери мощности в трансформаторе.

 

Вариант 2.     2  ТМ – 100

1. Потери реактивной мощности  холостого хода и короткого  замыкания.

2. Приведенные потери  мощности в трансформаторе

где k_ип=0,07 – коэффициент изменения потерь

3. Полные потери мощности в трансформаторе.

На основании проведённого технического расчёта принимаем вариант с двумя трансформатором ТМ – 100-10/0,4.

 

5. Определение центра электрических нагрузок

Картограмма нагрузок

ТП является одними из основных звеньев  системы электроснабжения. Поэтому  оптимальное размещение подстанций по территории промышленного предприятия является важнейшим моментом при построении рациональных систем электроснабжения.

При проектировании систем электроснабжения предприятий различных отраслей промышленности разрабатывается генеральный план проектируемого объекта, на который наносятся все производственные цеха. Расположение цехов определяется технологическим процессом производства. На генеральном плане указываются расчётные мощности цехов и всего предприятия.

Для определения места положения ТП при проектировании системы электроснабжения на генеральный план промышленного предприятия наносится картограмма нагрузок, которая представляет собой размещённые на генеральном плане окружности, причём площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчётным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха.

Центр нагрузок цеха или  предприятия является символическим  центром потребления электрической энергии цеха или предприятия.

ТП следует располагать  в ЦЭН. Это позволит снизить затраты на проводниковый материал и уменьшить потери электрической энергии.

Площадь круга в определенном масштабе равна расчетной нагрузке соответствующего цеха Р_i:

 

Из этого выражения  радиус окружности:

 где Р_i – мощность i-го цеха; m – масштаб для определения площади круга (постоянный для всех цехов предприятия).

Силовые нагрузки до и  выше 1 кВ изображаются отдельными кругами  или секторами в круге. Считаем, что нагрузка по цеху распределена равномерно, поэтому центр нагрузок совпадает с центром тяжести фигуры, изображающей цех в плане.

При построении картограммы  необходимо знать полные расчетные  нагрузки цехов.

Определяется масштаб  активных  нагрузок:

Принимается для наименьшей нагрузки вентиляционное отделение.

Расчет радиуса ЦЭН покажем  на примере станочного отделения:

 

 

 

 

 

Определение условного  центра электрических нагрузок

 

В настоящее время существует ряд математических методов, позволяющих  аналитическим путём определить центр электрических нагрузок (ЦЭН) как отдельных цехов, так и всего промышленного предприятия. Среди них можно выделить три основных метода.

Первый метод, использующий некоторые  положения из курса теоретической механики, позволяет определить ЦЭН цеха (предприятия) с большей или меньшей точностью (приближённо) в зависимости от конкретных требований. Так, если считать нагрузки цеха равномерно распределёнными по площади цеха, то центр нагрузок цеха можно принять совпадающим с центром тяжести фигуры, изображающей цех в плане

ЦЭН указан на картограмме нагрузок.

Таким образом, мы определили ЦЭН для  ТП, но поставить их точно в центре электрических нагрузок не всегда технически возможно.

Координаты центра электрических  нагрузок всего цеха определим по формуле:

 

ЦЭН устанавливаем в специально отведенном помещении.

 

 

 

 

 

 

6. Выбор схемы  электроснабжения цеха

Схемы электроснабжения приёмников электрической энергии промышленных предприятий зависят от мощности отдельных приёмников, их количества, распределения по территории и других факторов и должны отвечать следующим требованиям:

1. Обеспечить необходимую  надёжность электроснабжения в  зависимости от категории приёмников;

2. Иметь оптимальные  технико-экономические показатели  по капитальным затратам, расходу  цветных металлов, эксплуатационным  расходам и потерям энергии;