Электроснабжение участка механического цеха. Выбор и обоснование схемы электроснабжения цеха. Выбор коммутационной и защитной аппаратуры

минимальная номинальная мощность электроприемника подключенного к узлу питания, кВт.

Эффективное число электроприемников определяется по [4,101] в зависимости от значений  и m.

Средняя мощность для групп электроприемников     

                                                                                                         (4)

,                                                                                                         (5)

где  - коэффициент использования электроприемника;       

 - сумма номинальных мощностей электроприемников, кВт.

Средняя мощность для узла питания определяется суммированием средних активных и реактивных мощностей групп электроприемников.

Средневзвешенные значения коэффициента использования и коэффициента реактивной мощности

                                                                                                          (6)

                                                                                                         (7)

Значение коэффициента расчетной нагрузки определяется по [4,100] в зависимости от средневзвешенного коэффициента использования и эффективного числа электроприемников .

Активная расчетная нагрузка, кВт.

,                                                                                                        (8)

где - коэффициент расчетной нагрузки.

          Реактивная расчетная нагрузка, квар.

 - при  n_э £ 10                                                                                  (9)

- при n_э > 10

Полная расчетная мощность, кВА.

                                                                                                         (10)

       Расчетный ток, А.

                                                                                                            (11)

Пример расчета для РП 1

1  Количество электроприемников n = 8

2  Установленная мощность  кВт

3        Сумма номинальных мощностей 86,4 кВт

4        Коэффициенты использования:

          для сварочный трансформатор

для сварочный трансформатор ТСД

для преобразователь АНД – 500   

5       

для сварочный трансформатор

для сварочный трансформатор ТСД

для преобразователь АНД – 500  

6        Средняя мощность:

сварочный трансформатор

 кВт             квар сварочный трансформатор ТСД

 кВт             квар преобразователи АНД – 500  

 кВт              квар     

7        Модуль сборки

8        Средняя мощность для узла питания

 кВт

 квар

9        Эффективное число электроприемников n_э = 8

10      Средневзвешенное значение коэффициента использования

11      Средневзвешенное значение коэффициента реактивной мощности

12      Коэффициент расчетной нагрузки для  и

13      Расчетная активная нагрузка

 кВт

14      Расчетная реактивная нагрузка

 квар

15      Полная расчетная нагрузка

 кВА

16      Расчетный ток

 А

Расчет для остальных электроприемников производится аналогично. Результаты расчетов сводятся в таблицу 1.

Таблица 1 – Расчет электрических нагрузок участка цеха

Наименование групп электроприемников	Кол-во. ЭП n	Установленная мощность приведенная к ПВ 100%		Модуль сборки m	Ки		Средняя мощность		Эффективн. nэ	Коэф. расчетн. нагр. Кр	Расчетная нагрузка
		Рнmin - Рнmax,  кВт	åРн, кВт				Рсм,  кВт	Qсм, квар			Рр, кВт	Qр, квар	Sр, кВА	Iр, А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
ШРА 1   РП 1  Сварочный трансформатор Сварочный трансформатор ТСД  Преобразователь АНД – 500	1 3 4	20,6 12,2 7,3	20,6 36,6 29,2		0,4 0,4 0,6	0,68/1,08 0,46/1,93 0,58/1,4	8,24 14,64 17,52	8,9 28,26 24,53
Итого по РП 1	8	7,3 – 20,6	86,4	m<3	0,47	0,548/1,527	40,4	61,69	8	1,09	44,04	67,86	80,9	122,9
РП 2 Полировальный станок С-42А Токарно-револьверный станок Кран мостовой	4 3 1	3,5 7,5 1,4	14 22,5 1,4		0,14 0,2 0,2	0,82/0,7 0,78/0,8 0,25/3,87	1,96 4,5 0,28	1,372 3,6 1,08
Итого по РП 2	8	1,4 – 7,5	37,9	m>3	0,18	0,743/0,9	6,74	6,052	7	1,68	11,32	6,66	13,13	19,95
РП 3 Молот ковочный МА-411 Шкаф сушильный Печь камерная ОКБ-330 Печь муфельная МП-25	1 1 4 1	27 7,5 70 2,5	27 7,5 280 2,5		0,24 0,5 0,6 0,7	0,86/0,6 0,9/0,48 0,9/0,48 0,9/0,48	6,48 3,75 168 1,75	3,9 1,8 80,64 0,84
Итого по РП 3	7	2,5 – 70	317	m>3	0,57	0,9/0,48	179,98	87,18	9	1,03	185,38	95,9	208,72	317,1
Всего по ШРА 1	23	1,4 - 70	441,3	m>3	0,51	0,826/0,682	227,12	154,922	13	1,01	229,39	154,922	276,8	420,6

Продолжение таблицы 1

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
ШРА 2 РП 4 Заточной станок 3641 Карусельный станок	4 2	2,2 42	8,8 84		0,12 0,14	0,82/0,7 0,82/0,7	1,06 11,76	0,74 8,23
Итого по РП 4	6	2,2 - 42	92,8	m>3	0,14	0,82/0,7	12,82	8,97	3	2,89	37,05	9,87	38,34	58,3
РП 5 Вентилятор Вентилятор	4 3	7,5 21	30 63		0,8 0,8	0,82/0,7 0,82/0,7	24 50,4	16,8 35,28
Итого по РП 5	7	7,5 - 21	93	m<3	0,8	0,82/0,7	70,4	52,08	7	1,0	70,4	57,3	90,77	137,9
ШРА 2 Продольно-строгальный станок Карусельный станок	3 1	34,5 42	103,5 42		0,14 0,14	0,82/0,7 0,82/0,7	14,49 5,88	10,14 4,12
Итого по ШРА 2	4	34,5 - 42	145,5	m<3	0,14	0,82/0,7	20,37	14,26	4	2,35	47,87	15,69	50,38	76,5
Всего по ШРА 2	17	2,2 - 42	331,3	m>3	0,31	0,809/0,727	103,59	75,31	16	1,02	105,66	75,31	129,75	197,1
Всего по цеху	40	1,4 - 70	772,6	m>3	0,43	0,821/0,696	330,71	230,232	22	1,0	330,71	230,232	402,96	612,23

 

4 Выбор марки и сечений токоведущих частей

Выбор производится на примере кабеля от ШРА 2 до приёмника 10 - карусельного станка.

Сечение проводов и кабелей выбирается по условию нагрева для нормальных условий эксплуатации:

I_р ≤ I_дл.доп;                                                                                                            (12)

I_р = 77,8 А;

Выбирается  кабель марки АВВГ (3×50) + 1×25, для которого

I_дл.доп = 110 А.                                                                                               [4,200]

77,8 А < 110 А – условие выполняется.

Выбранное сечение проверяется по допустимой потере напряжения:

ΔU ≤ ΔU_доп,                                                                                                        (13)

ΔU= · I_р · l · (R₀ · Cosφ  +  X₀ · Sinφ),                                                            (14)

где  ΔU – потери напряжения в проводнике, В;

ΔU_доп – допустимые потери напряжения, В.

ΔU_доп = 0,05U_ном;

ΔU_доп = 20 В ;

R₀, X₀ – удельные активное и индуктивное сопротивления выбранного                                         

                   проводника;

R₀ = 0,62 Ом/км;

X₀ = 0,0625 Ом/км                                                                                           [1,54]

l – длина кабеля (определяется по рисунку 1);

ΔU= · 77,8 · 0,005 · (0,62 · 0,82 + 0,0625 · 0,572) = 0,367 В;

0,367 В < 20 В - условие выполняется.

Если выбранное сечение не проходит по потерям напряжения, то сечение нужно завышать.

Сечение проверяется на соответствие току защитного аппарата:

I_дл.доп  ≥  К_з · I_з,                                                                                                    (15)

где     К_з – коэффициент защиты. Принимается в зависимости от среды и    конструктивного выполнения токоведущих частей;

           К_з = 1;                                                                                                         [4,204]

I_з – ток защитного аппарата. В качестве него принимается ток плавкой вставки предохранителя или ток срабатывания теплового расцепителя автомата, А.

Проверка по данному условию возможна только после выбора защитной аппаратуры на стороне питания, пример расчета приведен далее

I_з = 100 А

I_дл.доп =  110 > К_з · I_з = 1 · 100 = 100А

Условие выполняется. Окончательно для карусельного станка принимаем кабель марки АВВГ (3×50) + 1×25.

Расчет остальных токоведущих частей аналогичен вышеприведенному. Результаты расчетов сводятся в таблицу 2.

 

Таблица 2 – Выбор токоведущих частей сети 0,4 кВ

Наименование линии	Рр, кВт	cosφ/ tgφ	sinφ	Ip, A	Iдл.доп, А	Способ прокладки	R0, Ом/км	Х0, Ом/км	Длина линии L, км	ΔU, В	Кз·Iз, А	Марка и сечение шинопровода,  кабеля, мм2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
ТП – ШРА 1	229,39	0,826/0,682	0,564	420,6	630	По стенам	0,1	0,13	0,037	4,2	625	ШРА73-630-32-IУ3
ШРА 1 – РП 1	44,04	0,548/1,527	0,836	122,9	170	В трубах	0,329	0,0602	0,005	0,245	156,25	АВВГ(395)+150
ШРА 1 – РП 2	11,32	0,743/0,9	0,669	19,95	30	В трубах	7,74	0,095	0,005	1,0	25	АВВГ(46)
ШРА 1 – РП 3	185,38	0,9/0,48	0,436	317,1	420	В трубах	0,077	0,0587	0,005	0,26	400	АВВГ(3240)+1150
РП 1 – Сварочный трансформатор	20,6	0,68/1,08	0,733	46	70	В трубах	1,24	0,0662	0,004	0,284	67,5	АВВГ(325)+116
РП 1 – Сварочный трансформатор ТСД	12,2	0,46/1,93	0,888	40,3	70	В трубах	1,24	0,0662	0,004	0,176	67,5	АВВГ(325)+116
РП 1 - Преобразователь АНД-500	7,3	0,58/1,4	0,815	19,1	30	В трубах	7,74	0,095	0,005	0,755	25	АВВГ(46)
РП 2 – Полировальный станок С-42А	3,5	0,82/0,7	0,572	6,5	30	В трубах	7,74	0,095	0,008	0,577	10	АВВГ(46)
РП 2 – Токарно-револьверный станок	7,5	0,78/0,8	0,626	14,6	30	В трубах	7,74	0,095	0,006	0,925	20	АВВГ(46)
РП 2 – Кран мостовой	1,4	0,25/3,87	0,968	8,5	30	В трубах	7,74	0,095	0,004	0,119	12,5	АВВГ(46)
РП 3 – Молот ковочный МА-411	27	0,86/0,6	0,51	47,7	70	В трубах	1,24	0,0662	0,003	0,273	67,5	АВВГ(325)+116
РП 3 – Шкаф сушильный	7,5	0,9/0,48	0,436	12,7	30	В трубах	7,74	0,095	0,002	0,308	20	АВВГ(46)
РП 3 – Печь камерная ОКБ-330	70	0,9/0,48	0,436	118,2	170	В трубах	0,329	0,0602	0,006	0,396	156,25	АВВГ(395)+150
РП 3 – Печь муфельная МП-25	2,5	0,9/0,48	0,436	4,2	30	В трубах	7,74	0,095	0,001	0,051	7,875	АВВГ(46)
ТП – ШРА 2	105,66	0,809/0,727	0,588	197,1	400	По стенам	0,15	0,17	0,035	2,64	250	ШРА73-400-32-IУ3
ШРА 2 – РП 4	37,05	0,82/0,7	0,572	58,3	140	В трубах	0,443	0,0612	0,005	0,201	125	АВВГ(370)+135

Продолжение таблицы 2

1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
ШРА 2 – РП 5	70,4	0,82/0,7	0,572	137,9	170	В трубах	0,329	0,0602	0,005	0,363	160	АВВГ(395)+150
ШРА 2 – Продольно-строгальный станок	34,5	0,82/0,7	0,572	63,9	90	В трубах	0,89	0,0637	0,006	0,509	80	АВВГ(335)+116
ШРА 2 – Карусельный станок	42	0,82/0,7	0,572	77,8	110	В трубах	0,62	0,0625	0,005	0,367	100	АВВГ(350)+125
РП 4 – Заточной станок 3641	2,2	0,82/0,7	0,572	4,1	30	В трубах	7,74	0,095	0,008	0,364	6	АВВГ(46)
РП 4 – Карусельный станок	42	0,82/0,7	0,572	77,8	110	В трубах	0,62	0,0625	0,004	0,293	100	АВВГ(350)+125
РП 5 – Вентилятор	7,5	0,82/0,7	0,572	13,9	30	В трубах	7,74	0,095	0,0075	1,156	20	АВВГ(46)
РП 5 – Вентилятор	21	0,82/0,7	0,572	38,9	70	В трубах	1,24	0,0662	0,005	0,355	60	АВВГ(325)+116

  5 Выбор защитной и коммутационной аппаратуры

Для практического расчёта электрических сетей напряжением до 1000 В выбор защитной коммутационной аппаратуры может быть выполнен следующим образом:

1.  Выбор предохранителей производится исходя из условий:

U_ном  ³ U_уст,                                                                                                               (16)

где U_ном – номинальное напряжение предохранителя, В;

U_уст – напряжение установки в которой применяется предохранитель, В.

I_н  ³ I_р,                                                                                                                       (17)

где I_н – номинальный ток предохранителя, А;

I_р – расчетный ток, А.

- для защиты присоединений с равномерной нагрузкой:

I_вн  ≥ I_р,                                                                                                                      (18)

где I_вн – номинальный ток плавкой вставки предохранителя, А;

- для ответвлений к двигателям:

I_вн  ≥ ,                                                                                                                  (19)

где a – коэффициент, учитывающий увеличение тока при пуске двигателя.

a =2,5 – при частых и лёгких пусках;

a =1,6 – 2 – при тяжёлых и редких пусках;

I_пуск – пусковой ток двигателя, А.

I_пуск =К_п·I_н.дв., где К_п – кратность пускового тока

К_п = 3

I_н.дв. – номинальный ток двигателя, А.

- для линий со смешанной нагрузкой:

I_вн  ≥ ,                                                                                                                   (20)

где  I_кр – кратковременный (пиковый) ток;

I_кр = I_{пуск.макс} + ( I_р – К_и·I_н.макс),                                                                                  (21)

 где I _Р – расчетный ток всей линии, А;

        I_н.макс, I_{ПУСК.макс} – номинальный и пусковой ток наибольшего двигателя;

К_И – коэффициент использования наибольшего двигателя.

- номинальный ток плавкой вставки, защищающей ответвление к сварочному аппарату, можно принимать равным:

I_вн  ³ 1,2 · I_СВ · ,                                                                                             (22)

где  I_СВ – номинальный ток сварочного аппарата при номинальной   продолжительности включения.

Выбор производится на примере ответвления к приёмнику 14 – вентилятор. Выбирается предохранитель НПН2-60/20, для которого

U_н = 380 В,  I_н = 60 А,  I_вс.ном = 20 А;                                                   /5,371/

U_н = 380 В = U_уст = 380 В;

I_н = 60 А > I_р = 13,9 А;

I_вн = 20 А > I_р = 13,9 А.

Принятый предохранитель соответствует вышеизложенным требованиям.

2.  Выбор автоматических выключателей :

Условия выбора:

U_н ³ U_уст,                                                                                                                  (23)

I_н ³ I_р,                                                                                                                       (24)

I_нр ³ I_р,                                                                                                                      (25)

где I_н, I_нр – соответственно номинальный ток автоматического выключателя и номинальный ток расцепителя, А;

- для защиты присоединений с равномерной нагрузкой:

I_ст ≥ I_р;                                                                                                                       (26)

I_сэ ≥ I_р,                                                                                                                        (27)

где  I_ст – номинальный ток теплового расцепителя автомата;

I_ст – номинальный ток электромагнитного расцепителя автомата;

- для ответвлений к двигателям:

I_ст ≥ I_н.дв;                                                                                                                    (28)

I_сэ ≥ 1,25 · I_пуск;                                                                                                          (29)

- для линий со смешанной нагрузкой:

I_ст ≥ I_р;                                                                                                                       (30)

I_сэ ≥ 1,25 · I_кр                                                                                                             (31)

Производится выбор на примере ответвления к двигателю токарно-револьверного станка. Выбирается выключатель ВА51-25. Для которого:

U_н = 380 В,

I_н = 25 А, 

I_нр = 16 А,

I_ст = 1,25 · I_нр = 1,25 · 16 = 20 А;

I_сэ = 10 · I_нр = 10 · 16 = 160 А.                             

U_н =380 В = U_уст =380 В

I_н = 25 А  > I_р = 14,6 А;

I_нр = 16 А > I_р = 14,6 А;

I_ст = 20 А >  I_р = 14,6 А;

I_сэ = 160 А > 1,25 · I_пуск =1,25 · 43,8 = 54,75 А  ;

Выбранный выключатель ВА52–31 отвечает поставленным условиям.

Результаты выбора предохранителей и автоматических выключателей