Электроснабжение и электрооборудование механического цеха завода среднего машиностроения

ВВЕДЕНИЕ

В данном курсовом проекте будет рассмотрено электроснабжение и электрооборудование механического цеха завода среднего машиностроения. Система электроснабжения-это совокупность элементов предназначенных для преобразования, производства, распределения и потребления электрической энергии. Электрическую энергию производят электрические станция: ТЭС (тепловая электростанция), ТЭЦ (тепло-электроцентраль), ГЭС (гидро-электростанция), ГРЭС (гидро-распределительная электростанция), АЭС (атомная электростанция), ВЭС (ветрянная электростанция). Помимо перечисленных станций также существуют не традиционные методы получения электрической энергии например: под действием солнца, энергии морских приливов и отливов, энергия получаемая в результате перегнивания пищевых отходов и растений окружающей среды (органические вещества). Электроснабжение промышленных предприятий напрямую зависит от комплексного решения инженерных задач. Для обеспечения критичного оборудования «чистым» гарантированным электропитанием необходимо использовать источник бесперебойного питания, который обеспечит «неразрывность» синусоиды напряжения в случае аварии в сети общего пользования и защиту оборудования от всех видов электрических помех. Используя источники бесперебойного питания можно обеспечить надежное электроснабжение предприятий любой отрасли деятельности. Надежное электроснабжение — важный фактор, определяющий успешное функционирование любого производства.

Для обеспечения бесперебойного питания нужно также учитывать резервное электроснабжение. Резервное электроснабжение позволяет полностью исключить риски, связанные с непредвиденным отключением напряжения в центральных электросетях.

1. ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

1.2 Описание технологического процесса Токарно-винторезный станок предназначен для выполнения разнообразных токарных и винторезных работ по черным и цветным металлам, включая точение конусов, нарезание метрической, модульной, дюймовой и питчевых резьб. Токарно-винторезные являются наиболее универсальными станками токарной группы и используются главным образом в условиях единичного и мелкосерийного производства. Конструктивная компоновка станков практически однотипна. Основными узлами данного станка являются: станина, на которой монтируется все механизмы станка, передняя (шпиндельная) бабка, в которой размещаются коробка скоростей, шпиндель и другие элементы, коробка подач, передающая с необходимым соотношением движения от шпинделя к суппорту, фартук, в котором преобразуется вращение винта или валика в поступательное движение суппорта; в пиноле задней бабки может быть установлен центр для поддержки обрабатываемой детали или стержневой инструмент (сверло, развертка и т. п.).

Мостовые краны относятся к кранам с несущими пролетными конструкциями, которые имеют самоходный мост, перемещающийся вдоль цеха по рельсам, состоящий из сварных балок коробчатого или таврового сечения. По верху моста устанавливают рельсы, по которым передвигается самоходная грузовая тележка с механизмом подъема. Обслуживаемая краном площадь имеет форму прямоугольника. Основные характеристики: грузоподъемность достигает 500 т, пролеты-60м, высота подъема -50м, передвижения моста 0,5−2,5 передвижение тележки 0,1 -10, подъема груза до 1,0. По конструкции мостовые краны могут быть однобалочные, двухблочные. Первые применяются при грузоподъемности 1−5 тонн, а вторые при грузоподъемности 1−5 тонн и более. У однобалочных мостовых кранов мостом служит балка двутаврового сечения, которая одновременно называется ездовой и которая опирается на две концевые (поперечные) балки, снабженные ходовыми колесами. Краны однобалочного исполнения выгодно отличает применение грузовой тележки консольного типа, что позволяет расширить возможность подхода главного крюка за счет уменьшения «мертвых зон» в торцах зданий. В качестве съемного грузозахватного органа, мостовые краны могут быть дополнительно оснащены грейфером, грузоподъемным электромагнитом, траверсой с электромагнитами и другими приспособлениями, что значительно расширяет область применения мостовых кранов.

Конвейер (от англ. convey-продвигать) — такая организация выполнения операций над объектами, при которой весь процесс воздействия разделяется на последовательность стадий с целью повышения производительности путем одновременного независимого выполнения операций над несколькими объектами, проходящими различные стадии. Конвейером также называют средство продвижения объектов между стадиями при такой организации. Важной характеристикой работы конвейера является ее непрерывность. Это верно и когда конвейером называют средство для транспортировки грузов на небольшие расстояния, и когда конвейер-система поточного производства на базе двигающегося объекта для сборки. Эта система превратила процесс сборки сложных изделий, ранее требующий высокой квалификации от сборщика, в рутинный, монотонный, низко-квалифицированный труд, значительно повысив его производительность.

Пресс-это механизм для производства давления с целью уплотнения вещества, выжимания жидкостей, изменений формы, подъема и перемещения тяжестей, а также для кузнечно-штамповочных работ. По конструкции прессы бывают: винтовые, гидравлические, клиновые, магнитно-импульсные, рычажные эксцентриковые.

Вытяжной вентилятор монтируется непосредственно на крыше здания, обычно имеют специальную раму для обеспечения долговечности и стойкости к атмосферным воздействиям. В связи с тем, что они практически весь срок службы находятся на улице, к ним предъявляют особые требования по влагоустойчивости и пылеустойчивости. Обычно они выполняются из высококачественной стали с эпоксидным коррозионно-стойким покрытием, либо гальванизированной.

Калорифер-это теплообменник. Вентиляционный канальный калорифер упрощенно представляет собой участок воздуховода с вмонтированным в него тепловыделяющими элементами. Калорифер может быть электрическим и водяным. Электрический калорифер в качестве тепловыделяющего элемента содержит ТЭН. Водяной калорифер представляет собой трубчатый теплообменник и очень напоминает автомобильный радиатор.

Насос гидравлический — проточная гидравлическая машина, служащая для перемещения и создания напора жидкостей всех видов, механической смеси жидкости с твердыми и коллоидными веществами или снижение газов. Гидравлические насосы — это надежный источник давления для гидравлического инструмента, независимый от внешнего источника питания. Все насосы гидравлические насосы оснащены встроенными предохранительными клапанами, которые настроены на номинальное давление 70 или 80 МПа. Гидравлические насосы предназначены для промышленного применения, основными особенностями насосами с гидравлическим приводом являются мощность, энергетическая независимость, возможность перекачивать грязные жидкости с крупными частицами.

Шлифовальные станки имеют вращающийся абразивный инструмент. Эти станки применяют в основном для окончательной (финишной) чистовой обработки детали, путем снятия с их поверхности слоев металла, с точностью, доходящей до десятых долей микрометра и придания обрабатываемой поверхности высокой чистоты. На шлифовальные поступают заготовки. Предварительно обработанные на других станках с оставлением небольшого припуска под шлифование, величина которого зависит от требуемого класса точности, размеров детали и предшествующей обработки. На шлифовальных станках выполняют: обдирку, разрезку и отрезку заготовок, точную обработку плоскостей, поверхностей вращения, зубьев колес, винтовых и фасонных поверхностей и т. п.

Гидравлический пресс — это промышленная машина, которая позволяет, прилагая в одном месте небольшое усилие, одновременно получать в другом высокое усилие. Гидравлический пресс состоит из двух сообщающихся гидравлических цилиндров (с поршнями) разного диаметра. Цилиндр заполняется гидравлической жидкостью водой, маслом или другой подходящей жидкостью. По сути, гидравлический пресс можно сравнить с эффектом рычага, где в качестве передающего усилие объекта используется жидкость, а усилие зависит от величины отношения площадей рабочих поверхностей.

Токарно — четырехшпиндельный полуавтомат — предназначен для черновой и чистовой токарной обработки деталей типа вал, фланец, стакан, ступица, шкив со ступенчатым и криволинейным профилем различной сложности в условиях крупносерийного и массового производства.

Резьбонарезной станок — предназначен для нарезания трубной цилиндрической и метрической резьбы на трубах, круглом прокате из черных, цветных, нержавеющих металлов, а также для снятия внутренней фаски. В качестве привода на резьбонарезные станки устанавливают электродвигатели мощностью до 1500 Вт.

Долбежный станок — предназначен для обработки методом долбления крупногабаритных корпусных и базовых деталей из чугуна, стали и цветных металлов. Станки оснащены поворотной долбежной головкой с двигателем постоянного тока и датчиком точного вертикального положения долбежной головки. Привод долбяка снабжен электрическим вариатором скорости, обеспечивающим безвибрационную обработку пазов и других поверхностей. Стол оснащен длительным механизмом и датчиком точного поворота через 90°. Привод стола обеспечивает быстрые и медленные установочные перемещения, а также рабочие подачи стола. Управление и контроль работы станка осуществляется с подвесного пульта, в том числе настройка длины долбяка, отсчет перемещений и углов поворота стола.

Поперечно-строгальный станок служит для обработки мелких и средних деталей. Основным параметром этих станков является наибольшая длина хода ползуна — 200…1000 мм. Главное движение сообщается инструменту. Станки имеют механический привод ползуна, совершающего возвратно-поступательные движения при помощи кулисного механизма. Станки оснащены трехпозиционным столом, позволяющим обрабатывать поверхности деталей выполняя обычные строгальные работы (первая позиция стола), поверхности с уклонами, типа клиньев, в поперечных и продольных направлениях (вторая позиция) с использованием наклоняемого стола.

Радиально-сверлильный станок имеет широкий спектр применения (сверление, растачивание, развертывание, зенкование, обработка фасок и конусов, нарезание резьбы на мелких и средне размерных деталях), удобен в обслуживание и отличается высокой точностью и производительностью. Станок спроектирован с усиленной конструкцией шпинделя, что увеличивает жесткость, стабильность и обеспечивает станку широкий диапазон применения. Надежная гидравлика гарантирует плавное и точное перемещение шпиндельной головы, манипулятора и колонны. Горизонтальный механизм подачи (типа винт-гайка) закреплен 3-х ступенчатым подшипником, поэтому он легко и свободно перемещается с малыми усилиями.

Заточный станок — предназначен для заточки и доводки основных видов режущих инструментов из инструментальной стали, твердого сплава абразивными, алмазными и эльборовыми кругами, и эльборового шлифовального круга.

Координатно-расточный станок предназначен для обработки отверстий с высокой точностью взаимного расположения относительно базовых поверхностей в корпусных деталях, кондукторных плитах, штампах в единичном мелкосерийном производстве. На этих станках выполняют практически все операции, характерные для расточных станков. Кроме того, на координатно-расточных станках можно производить разметочные операции. Для точного измерения координатных перемещений станки снабжены различными механическими, оптико-механическими, индуктивными и электронными устройствами отсчета, позволяющими измерять перемещения подвижных узлов с высокой точностью — 0,003…0,005 мм. Станки снабжены универсальными поворотными столами, дающими возможность обрабатывать отверстия в полярной системе координат и наклонные отверстия.

Притирочный станок — предназначен для тонкой отделки (доводки и притирки) плоских и цилиндрических поверхностей при помощи притиров, на поверхность которых нанесены полированные или доводочные материалы. Притиры вращаются с различной частотой в одну или в противоположные стороны, сепаратор совершает колебательное движение обрабатываемых поверхностей деталей относительно в горизонтальной плоскости. В результате сложного движения обрабатываемых поверхностей деталей относительно притиров обеспечивается равномерная их обработка, высокая точность формы (погрешность до 1 — 3 мкм). Обработка на притирочных станках позволяет получать поверхность 14-го класса точности.

Универсально-заточный станок — предназначен для заточки затылованных фрез, дисковых фрез с твердосплавными пластинками по передней грани и плоских строгальных ножей.

2. РАСЧЕТНО-КОНСТРУКТИВНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Надежность электроснабжения Электрооборудование, проектируемое в данном курсовом проекте расположено в механическом цехе завода среднего машиностроения. Основным оборудованием данного цеха будут являться все станки, которые относится ко второй категории надежности (кроме притирочных), потому что их отключение из работы может привести к простою производства, они питаются от двух трансформаторов. Также одним их основных оборудований цеха будет являться кран мостовой и относится он будет ко второй категории надежности. К первой категории надежности из всего электрооборудования механического цеха, будет относиться только конвейер потому что, он является наиболее ответственным электрическим приемником и его отключение из работы может привести к гибели людей и длительному простою производства, он питается от двух и более трансформаторов. Притирочные станки будут относится к третий категории надежности в связи с тем, что количество этих станков в цехе большое, и если отключится один станок, то для того, чтобы не произошло простоя производства можно просто увеличить нагрузку на оставшихся станках, они питаются от одного трансформатора. Также в цехе имеются два вентилятора, они относятся ко второй категории надежности. Оставшиеся электрооборудование гидропресс и пресс будут относятся ко второй категории надежности .

2.2 Расчет электрических нагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформатора Приводится 1-й электрический приемник из однофазной к условной трехфазной нагрузке.

КВт, (1)

где P_нб — мощность наиболее загруженной фазы, КВт;

P_н— паспортная мощность, КВт.

КВт, КВт, (2)

где P_нм — мощность наименее загруженной фазы, кВт.

КВт,

H=, (3)

где Н — неравномерность %.

КВт, (4)

где P_у — условная приведенная мощность, КВт.

КВт, Приводится 2-й электрический приемник из однофазной к условной трехфазной нагрузке:

КВт,

КВт,

КВт,

Приводится 3-й электрический приемник из однофазной к условной трехфазной нагрузке:

КВт,

КВт,

КВт,

Приводится трехфазный электрический приемник к длительному режиму:

КВт, (5)

ПВ — продолжительность включения, относительная единица.

КВт,

Определяется суммарная мощность P_общ:

КВт, (6)

где Pмощность оборудования (указывается мощность одного электрического приемника), КВт;

n — фактическое количество электрических приемников;

— номинальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, КВт.

Выбирается две секции, тогда для нахождения мощности на одной секции используется следующая формула:

КВт, (7)

КВт,

Также при построений однофазной схемы необходимо знать: количество трансформаторов, секций, РП и ШМА или ШРА. После этого распределяется электрооборудование (ЭО) по РП или ШМА. Все ЭО для которого выполнялись операций приведения относится к ПР: однофазное к одному, ЭО с ПКР к другому; все оставшееся ЭО будет запитываться от ШМА. Распределяется ЭО по секциям следующим образом: устанавливается РП на каждой секции, так чтобы мощность на секциях была приблизительно равна, после этого добавляется оборудование, устанавливаемое на ШМА. Количество РП и ШМА может быть различным на секциях, как и количество оборудования, питающегося от ПР или ШМА.

2.3 Классификация помещений по пожаро-, взрыво-, электробезопасности Данный цех является пожаробезопасным только по одному параметру-это то, что в нем не обращаются горючие жидкости с температурой вспышки 61С внутри помещений, требумая защита IP44, относится к классу П-I. Пожароопасным он является т.к. при обработке деталей на станках выделяется горючия пыль, которая может привести к возгаранию и без своевременной ликвидации может перерости в пожар, также на конвейере обращаются различные горючие вещества которые могут привести к пожару, требуемая IP54, относится к классу П-II.

По взрывобезопасности данный цех является взрывобезопасным, т.к. в нем не выделяются горючие газы или пары ЛЖВ (легко воспломеняющихся жидкостей) способные образовать с воздухом в помещение взрывоопасную смесь при нормальном режиме либо во время аварийной ситуации или неисправности, также он является взрывобезопасным т.к. в нем не возможно образование смеси с большой взрывной концетрацией (15% и более) или водорода при неисправности либо аварии в помещение, требуема защита не ниже IP44, относится к классу B-IБ.

По электроопасности данный цех является электроопасным, т.к. при обработке детали на станках образуется токопроводящая пыль, оседающая на электрооборудование, которая может привести к короткому замыканию на электрооборудование.

Таблица 1-Сводная ведомость нагрузок После построения однолинейной схемы выполняются основные расчеты и заполняется таблица «Сводная ведомость нагрузок»

Для выполнения расчетов используется метод коэффициента максимума (упорядоченных диаграмм).

КВт, (8)

где Pмощность оборудования (указывается мощность одного электрического приемника), кВт;

n — фактическое количество электрических приемников;

Pноминальная активная групповая мощность, приведенная к длительному режиму, кВт.

Определяется мощность заточного станка:

КВт,

Для всех остальных электрических приемников расчеты выполняются аналогично.

Определяется мощностьдля заточного станка:

КВт, (9)

где — активная мощность за смену, КВт;

К_и— коэффициент использования электрических приемников, определяется по таблице «Расчетные коэффициенты электроприемников».

КВт,

Для всех остальных электрических приемников расчеты выполняются аналогично.

Находится коэффициент неравномерности m:

(10)

где, mкоэффициент неравномерности, определяется для каждого ШМА.

Определяется коэффициент неравномерности для ШМА 1:

Определяется коэффициент неравномерности для ШМА 2:

Определяется tgц для заточного станка:

(11)

КВт (12)

где, cosц — коэффициент мощности, определяемый на основание опыта эксплуатации определяется по таблице;

tgц — коэффициент реактивной мощности.

Для всех остальных приемников расчеты выполняются аналогично.

Определяется мощность Qдля заточного станка:

Q Квар, (13)

где Q — реактивная мощность за смену, Квар.

Q Квар, Определяется мощность для всего по РП 1:

S КВА, (14)

где — полная мощность за смену, КВА.

КВА,

Для всех остальных всего по РП 2, ШМА 1, ШМА 2 расчеты выполняются аналогично.

Последующие расчеты производятся только для граф «всего по…».

Значение в графе «всего по…» К_и ср, cosц, tgц, определяется по следующим формулам:

К_и ср=, (15)

сosц=, (16)

tgц=, (17)

где Р_смУ— суммарная активная мощность за смену (см. Всего по…), КВт;

P_нУ — суммарная номинальная мощность в группе (см. Всего по…), КВТ;

Q_смУ— суммарная реактивная мощность за смену (см. Всего по …), Квар;

S_смУ— суммарная полная мощность за смену (см. Всего по …), КВА.

Определяются значение в графе всего по РП 1:

К_и ср=,

сosц=,

tgц=,

Для всех остальных граф «всего по…», расчеты производят аналогично.

Определяются максимальные нагрузки (расчет только для графы «Всего по…»):

КВт, (18)

Квар, (19)

КВА, (20)

где — максимально активная мощность, КВт;

— максимально реактивная мощность, КВар ;

— максимально полная мощность, КВА.

Определяется максимальные нагрузки для ШМА 1:

КВт,

Квар,

КВА,

Для всех остальных граф «всего по …», расчеты выполняются аналогично.

Определяется максимальный расчетный ток для РП и ШМА:

(21)

где, I_m-максимальный расчетный ток.

Определяется максимальный расчетный ток для РП 1:

А,

Для всех остальных РП расчеты выполняются аналогично.

Определяется максимальный расчетный тока для ШМА 1:

А,

Для всех остальных ШМА расчеты выполняются аналогично.

Заполняется графа «Всего по ШНН», в которой суммируются все значения находящиеся в графах «Всего по …», для Р_смУ, Q_смУ, S_смУ,, ,. К полученным значениям добавляется индекс Р_{смУ (нн)}, Q_{смУ (нн)}, S_{смУ (нн)},, , .

Определяются потери в трансформаторе:

КВт, (22)

где, — потери активной мощности, кВт;

КВА, (23)

где, — потери реактивной мощности, Квар;

КВА, (24)

КВт,

КВар, КВА, Суммируются полученные потери и, ,, записываются полученные значения в графу «Всего на ВН».

Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь, но без компенсации реактивной мощности. Значение S_т в таблицу не вносится.

КВА, (25)

КВА, Далее по таблице выбирается трансформатор по полученному значению S_т.

ТМ-160/10

Р_ном=160 КВт;

ВН=10 В;

НН=0,4 В;

Группа соединения: У/У_Н-0; Д/У_Н-11; У/Z_Н-0.

Потери ХХ=620, КЗ=2650

U_кз%=4,5;

I_xx%=2,4.

Производится выбор компенсирующего устройства:

QКвар, (26)

где Q_ку— расчетная компенсируемая мощность, квар;

б=0,7−0,9-коэффициент учитывающий повышение cos ц естественным способом;

tgf_к, tgf1-коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации. tgf1 определяются по следующей формуле:

tgf1=, (27)

tgf1=,

tgf_к— выбирается из значений cos ц_к= 0,92…0,95.

tgf_к=0,95

Q КВар,

Далее по таблице выбираю компенсирующее устройство по значение Q_ку.

УКЗ-0,415−60ТЗ Определяется реактивная максимальная мощность Q_p, Квар:

Q Квар, (28)

QКВар, Определяется максимальная полная мощность S_p, КВА:

SКВА, (29)

S КВА,

Определяется максимальный ток нагрузки I_Р (А):

А, (30)

А, Определяется коэффициент мощности после компенсации cos ц_ку:

cos ц_ку=, (31)

cos ц_ку=,

2.4 Расчет и выбор элементов электроснабжения

2.4.1 Расчет защитной аппаратуры электрооборудования цеха.

Аппаратура зашиты должна выбирается исходя из устойчивой работы в нормальном и аварийном режимах системы.

Аппаратура зашиты и управления выбирается для ответвлений на основании номинальных участков сетей — исходя из расчетных нагрузок на защищаемый участок цепи. Исполнение аппарата выбирается с учетом условий размещения аппаратов на объекте, также должна быть обеспечена селективность работы зашиты, то есть соблюдение условий, при которых в первую очередь срабатывает аппарат, ближайший со стороны питания к участку цепи с нарушенным токовым режимом. Для зашиты сетей используется предохранители, а также автоматические выключатели.

В данном случае будут выбраны силовые сборки с автоматическим выключателем.

Определяется номинальный ток I_н (А) для заточного станка:

I_н= А, (32)

где, коэффициент полезного действия;

P_н — мощность электрического приемника, кВт (берем из таблицы 1- Сводная ведомость нагрузок);

U_н — напряжение, кВ;

сosf — коэффициент мощности (берем из таблицы «Сводная ведомость нагрузок»).

I_н= А, Находим номинальный ток расцепителя I_н.расц для заточного станка:

I А, (33)

где, 1,25- постоянное значение.

Для последующих электрических приемников расчеты производятся аналогично.

I А, Для последующих электрических приемников расчеты выполняются аналогично, и заносятся в таблицу «Расчет защитной аппаратуры».

Таблица 2- Расчет защитной аппаратуры

2.4.2 Выбор линий электроснабжения электрооборудования При расчете сетей по нагреву сначала выбирают марку провода в зависимости от характеристики среды помещений, его конфигурации и способа прокладки сети. Затем переходят к выбору сечения проводников по условию допустимых длительных токов по нагреву — это длительно протекающий ток по проводнику. При котором устанавливается наиболее длительно допустимая температура нагрева проводника. Это имеет важное значение для безопасной эксплуатации сети, так как перегрев может привести к выходу проводника из строя.

Для выбора сечения проводника по условиям нагрева токами нагрузки сравниваются с токами расцепителя Iр, и допустимая Iдоп для проводника принятой марки и условий его прокладки.

Iр Iдоп А, (34)

Определяется сечение провода для заточного станка:

18,1 28 А, Для всех остальных электрических приемников расчеты выполняются аналогично, и заносятся в таблицу «Выбор линий электроснабжения и электрооборудования».

Таблица «Выбор линий электроснабжения электрооборудования».

2.5 Расчет токов короткого замыкания

2.5.1 Расчет токов КЗ. Рассчитать токи КЗ (короткого замыкания) — это значит:

— по расчетной схеме составить схему замещения, выбрать точки КЗ;

— рассчитать сопротивления;

— определить в каждой точке 3-х фазные, 2-х фазные, 1-фазные тока КЗ, заполнить «Сводную ведомость токов КЗ».

Схема замещения представляет собой вариант расчетной схемы, в которой все элементы заменены сопротивлениями, а магнитные связи — электрическими. Точки КЗ выбираются на ступенях распределения и на конечном электрическом приемнике. Необходимо выбрать три точки КЗ: первая точка находиться между трансформатором и шинами низкого напряжения (ШНН); вторая между ШНН и вторичным распределительным пунктом (шинопроводами: шинопроводом распределительным алюминиевым (ШРА) или шинопроводами магистральными алюминиевыми (ШМА)); третья точка КЗ располагается между шинопроводами и конечными электрическими приемниками (станки, вентиляторы, грузоподъемное электрооборудование и т. д.). Точки КЗ нумеруются сверху вниз, начиная от источника питания, т. е. от трансформатора.

После составления схемы замещения производиться расчет сопротивления и определение токов КЗ в следующем порядке:

Вычисляются сопротивления элементов:

А, (35)

где — ток сети, А;

S_т— мощность трансформатора, КВА;

— напряжение сети, КВ.

А,

После расчета тока сети I_с рассматривается участок от трансформатора до ШНН. Указывается ЛЭП от ЭСН до ГПП (марку провода, сечение и длительно токовую допустимую нагрузку) и определяется удельное индуктивное сопротивление х_0.

ВААС-3×10/1,8; I_доп=84 А;

х₀=0,4 Ом/м.

Определяется сопротивление (Ом):

А, (36)

где, х₀-удельное индуктивное сопротивление;

L_c-протяженность линии.

Ом,

Ом, (37)

— удельное активное сопротивление, Ом/км;

S — сечение проводника, мм²;

— удельная проводимость материала, м/Ом.

Принимается =30 м/(Ом· мм²) — для алюминия.

Ом,

R Ом, (38)

RОм,

Сопротивление приводится к НН:

Ом, (39)

— сопротивление, приведенное к НН (умножить на 1000 для перевода из км в м);

— сопротивление, приведенное к ВН.

Ом,

Ом, (40)

— сопротивление, приведенное к НН (умножить на 1000 для перевода из км в м);

— сопротивление, приведенное к ВН;

и — высокое и низкое напряжение.

Ом, Определяется сопротивление трансформатора:

R_т=16,6 мОм;

Х_т=41,7 мОм;

Z_т=4 мОм;

Z_т⁽¹⁾=487 мОм.

Определяется сопротивление автоматов для всех трех участков:

1SF: R_1SF=0,1мОм; X_1SF=0,1 мОм; R_Н1SF=0,15 мОм.

SF1: R_SF1=11,12 мОм; X_SF1=0,13; R_НSF1=0,25 мОм.

SF: R_SF=0,4 мОм; X_SF=0,5 мОм; R_НSF=0,6 мОм.

Определяется сопротивление для кабельных линий

1.от ШНН до ШМА или ШРА;

2.от ШМА или ШРА до электрического приемника.

КЛ 1: r₀=0,39 мОм; х₀=0,0602 мОм.

КЛ 2: r₀=0,447 мОм; х₀=0,0612 мОм.

Если в схеме 1 кабель, то выполняются следующие расчеты:

мОм, (41)

мОм, (42)

мОм, (43)

— сопротивление первой кабельной линий, мОм;

— длина кабельной линий, м.

мОм,

мОм,

Аналогично выполняются расчеты для второй кабельной линии.

Определяется сопротивление для шинопровода.

Выбор шинопровода производится по значению максимального тока I_м, который берется из таблицы «Сводная ведомость нагрузок».

I_м=100,7 А, выбирается ближайшее большее значение I_м=250 А.

r₀=0,21мОм; х₀=0,21 мОм.

r_0п=0,42 мОм; х_0п=0,42 мОм.

Z_0п=0,59 мОм.

мОм, (44)

мОм, (45)

где , — индуктивное и активное сопротивления шинопровода, мОм;

— длина шинопровода, м.

мОм,

мОм, Определяется сопротивление для ступеней распределения:

R_с1=20 мОм;

R_с2=25 мОм.

После выбора сопротивлений, упрощается схема замещения, вычисляются эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносятся на схему:

Ом, (46)

Ом, (47)

Ом, (48)

Ом, (49)

Ом, (50)

Ом, (51)

Ом, Ом,

Ом,

Ом,

Ом, Ом, Вычисляются сопротивления до каждой точки и заносятся в сводную ведомость токов КЗ.

Ом; Ом, (52)

Ом, (53)

Ом, (54)

Ом, (55)

Ом, (56)

Ом, (57)

Ом, (58)

Ом, (59)

Ом; Ом,

Ом Ом, Ом, Ом, Ом, Ом,

Ом,

;;;

;;

Определяются коэффициенты К_у и q:

; ;

(60)

q₂=q₃=1,

Определяется 3-х фазные и 2-х фазные токи КЗ в трех точках и заносятся в «Сводную ведомость токов КЗ»:

КА, (61)

КА, (62)

КА, (63)

КА, КА, КА, КА, (64)

КА, (65)

КА, (66)

КА, КА,

КА, КА, (67)

КА, (68)

КА, (69)

КА, КА, КА, КА, (70)

КА, (71)

КА, (72)

КА,

КА, КА, Таблица «Сводная ведомость токов КЗ»

Определяются сопротивления для кабельных линий:

Ом, (73)

Ом, (74)

Ом, (75)

Ом, (76)

Ом, (77)

Ом, (78)

Ом, Ом, Ом,

Ом, Ом, Ом, Ом, (79)

Ом, (80)

Ом, (81)

Ом, (82)

Ом, (83)

Ом, (84)

Ом, (85)

=20 Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом, Ом,

КА, (86)

КА, (87)

КА, (88)

КА,

КА,

КА,

2.5.2 Проверка линий электрического снабжения. Согласно условиям по токам КЗ линии электрического снабжения проверяются:

Проверка линий на надежность срабатывания:

(89)

(90)

(91)

где I⁽¹⁾_к— однофазный ток КЗ, кА (рассчитывается в п. 2.4.1);

I_н.р — номинальный ток расцепителя автомата, КА (выбирается в п. 2.3.1).

При соблюдений данных условий надежность срабатывания автоматов обеспечена.

Проверка линий на отключающую способность:

где I_откл— ток отключения автомата по каталогу, кА (выбирается в п. 2.3.1);

I⁽³⁾_к1? — трехфазный ток КЗ в установившемся режиме, кА (рассчитывается в п. 2.4.1).

При соблюдении данных условий автомат при КЗ отключается не разрушаясь.

Проверка линий на отстройку от пусковых токов. Учтено при выборе для каждого автомата:

(для ЭД)

(для РУ) Согласно условиям проводники проверяются:

Проверка проводников на термическую стойкость:

(92)

где, — термический коэффициент, принимается:

=6 — для меди;

=11- для алюминия;

= 15 — для стали.

— установившейся 3-фазный ток КЗ, кА;

— приведенное время действия тока КЗ, сек.

Необходимо проверить как минимум два участка:

1. ШНН — ШМА;

2. ШМА — электроприемник.

Определяется термическая стойкость для участка ШНН-ШМА:

Определяется термическая стойкость для ШМАэлектрический приемник:

При соблюдений условия по термической стойкости кабельные линии удовлетворяют.

Проверка линий на соответствие выбранному аппарату защиты. Это условие учтено при выборе сечения проводника:

I_доп? к_зщI_{у (н)}

2.6 Расчет и выбор элементов защиты цехового трансформатора Рассчитать реле защиты (РЗ) — это значит:

— выбрать вид и схему;

— выбрать токовые трансформаторы (ТТ) и токовые реле;

— определить чувствительность защиты.

1. Составляется схема РЗ и носятся данные;

2. Выбираются токовые трансформаторы.

Определяется номинальный ток в линии электроснабжения I₁, А:

А, (93)

где S_Т-мощность выбранного трансформатора, КВА;

U₁ — напряжение низкой стороны, КВ.

А, По полученному значению тока выбирается трансформатор тока.

ТВЛМ-10

Определяется коэффициент трансформации:

(94)

Примечание для всех трансформаторов I₂=5А.

А, Выбирается реле токовой отсечки (ТО) типа реле токовое максимальное (РТМ).ТО обеспечивает защиту в зоне короткого замыкания, максимальная токовая защита (МТЗ) — в зоне перегрузки.

А, (95)

где I_ср.р — ток срабатывания защиты токовой отсечки, А;

К_н — коэффициент надежности отстройки, учитывающий погрешность реле и ТТ;

К_сх — коэффициент схемы включения реле. В зависимости от схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и вида короткого замыкания принимаются следующие значения коэффициентов схемы, К_сх=1,73 — во всех случаях при трехфазном КЗ;

К_Т — коэффициент трансформации;

I_к2.мин — минимальный ток на расчетном участке, А.

А, После выполненных расчетов выбирается реле:

РТМ-20−60

Определяется коэффициент чувствительности К_{ч (то)} и надежность срабатывания ТО при наименьшем токе КЗ в начале линии электроснабжения:

(96)

где К_ч — коэффициент чувствительности, защита надежно срабатывает при значений К_ч?1,2…1,5;

I_к.мин— минимальный ток КЗ в конце защищаемого участка, А:

I_к.мин=А, (97)

где I_к⁽²⁾, I_к⁽³⁾— токи КЗ, значение которых берем из таблицы 2.11.

I_сз — ток срабатывания защиты, А:

А, (98)

А,

2,6?1,2, следовательно ТО срабатывает надежно.

Выбирается реле МТЗ типа РТВ.

Определяется ток срабатывания реле I_{ср.р (МТЗ)}, А:

А, (99)

где К_ЗАП — коэффициент самозапуска электродвигателя, К_ЗАП=1 — при отсутствии в линии электродвигателя; К_ЗАП= 2,5…3,0 — при наличии электродвигателя в линии;

К_В — коэффициент возврата реле, определяется по таблице 2.15;

I_НБ — наибольший ток нагрузки защищаемого участка, I_НБ= I₁

А, После определения тока срабатывания выбирается реле типа РТВ:

Определяется коэффициент чувствительности К_{Ч (МТЗ)} и надежность срабатывания МТЗ на остальном участке при (в конце линии):

(100)

МТЗ надежно срабатывает при выполнении условия надежности:

7,6?1,2, следовательно условие надежности выполняется.

2.7 Картограмма нагрузок и центр электрических нагрузок цеха Для определения местоположения ГПП, ГРН и ТП при проектировании системы электроснабжения на генеральный план промышленного предприятия наносится картограмма нагрузок, которая представляет собой размещенные на генеральном плане окружности, причем площади, ограниченные этими окружностями, в выбранном масштабе равны расчетным нагрузкам цехов. Для каждого цеха наносится своя окружность, центр которой совпадает с центром нагрузок цеха.

Главную понизительную и цеховые подстанции следует располагать как можно ближе к центру нагрузок, так как это позволяет приблизить высокое напряжение к центру потребления электрической энергии и значительно сократить протяженность, как распределительных сетей высокого напряжения, так и цеховых электрических сетей низкого напряжения, уменьшить расход проводникового материала и снизить потери электрической энергии.

Определяется масштаб активных () нагрузок, исходя из масштаба генплана.

Принимается для наименьшей нагрузки радиус м (значение выбираем из промежутка 0,5 …2 м), тогда:

(101)

где — минимальная мощность, берется с таблицы 2.3, КВт;

R_а=0,5.

Определяется радиус для наибольшей нагрузки принятом масштабе:

(102)

где — радиус активной нагрузки.

Далее подставляя значения в формулу 101, производятся расчеты для оставшихся электрических приемников, т. е определяются радиусы.

(103)

Аналогично расчеты выполняются для оставшихся электрических приемников, полученные значения заносятся в таблицу «ЦЭН — для цеха»

Определяются реактивные нагрузки Q_i каждого электрического приемника из соотношения:

(104)

где P_i — мощность электрических приемников, кВт (см таблица «Сводная ведомость нагрузок»);

tgц_i— коэффициент реактивной мощности (см таблицу «Сводная ведомость нагрузок»).

Квар, Аналогично расчеты выполняются для остальных электрических приемников, полученные значения заносятся в таблицу «ЦЭНдля цеха».

Определяются радиусы кругов для реактивных нагрузок при том же масштабе, т. е. =:

(105)

где — радиус реактивной нагрузки.

Аналогично выполняются расчеты для остальных электрических приемников, полученные значения заносятся в таблицу «ЦЭН — для цеха».

Таблица «ЦЭН — для цеха»

Нагрузки кругами наносятся на генплан, активные — сплошной линией, реактивные — штриховой.

Определяется условные ЦЭН активной и реактивной мощностей:

(106)

(107)

где, мощность берется из таблицы «ЦЭНдля цеха»

(108)

где, мощность берется из таблицы «ЦЭНдля цеха».

(108)

2.8 Расчет заземляющего устройства Рассчитать заземляющее устройство (ЗУ) в электроустановках — это значит:

— определить расчетный ток замыкания на землю и сопротивление ЗУ;

— определить расчетное сопротивление грунта;

— выбрать электроды и рассчитать их сопротивление;

— уточнить число вертикальных электродов и разместить их на плане.

Определяется расчетное сопротивление одного вертикального электрода:

Ом, (109)

где К_сез — коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта;

судельное сопротивление грунта, измеренное при нормальной влажности.

Ом,

Определяется предельное сопротивление совмещенного ЗУ:

Ом, (110)

где, I_з — расчетный ток замыкания на землю, А (не более 500 А):

А, (111)

где, U_лэп — номинальное линейное напряжение сети, кВ;

L_кл, L_лэп — длина кабельных и воздушных электрически связанных линий, (возможно наличие только одного вида линии: кабельной или воздушной), км.

А,

Ом, При удельном электрическом сопротивлении грунта более 100 Ом· м допускается увеличивать указанное выше значение в 0,001с раз, но не более 10-кратного, т.к. с меньше 100 для расчетов принимается=4 Ом.

Определяется количество вертикальных электродов:

(112)

— с учетом экранирования:

(113)

где з_в — коэффициент использования вертикального электрода;

= F (тип ЗУ, вид заземления, ,), например: F (контурное, вертикальное, 2, 10)=0,69;

а — расстояние между заземлителями, м;

L — длина заземлителя, м.

Для дальнейших расчетов принимается =14.

— с учетом экранирования:

Для дальнейших расчетов принимается=22.

Размещается ЗУ на плане и уточняются расстояния, наносятся на план. Так как контурное ЗУ закладывается на расстоянии не менее 1 м, то длина по периметру закладки равна:

м, (114)

где А, В — размеры проектируемого объекта, м.

м, Тогда расстояние между электродами уточняется с учетом формы объекта. По углам устанавливают по одному вертикальному электроду, а оставшиеся — между ними.

Для равномерного распределения электродов окончательно принимается =22, тогда:

м; м, (115)

где — расстояние между электродами по ширине объекта, м;

— расстояние между электродами по длине объекта, м;

— количество электродов по ширине объекта;

— количество электродов по длине объекта.

м; м, Для уточнения принимается среднее значение отношения:

(116)

Определяются уточненные значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов.

Сопротивление горизонтального электрода (полосы) определяется:

Ом, (117)

где b — ширина полосы, м; для круглого горизонтального заземлителя b=1,1d;

t — глубина заложения, м.

Ом, Сопротивление вертикального электрода (полосы) определяется:

Ом, (118)

Ом, Определяется фактическое сопротивление ЗУ:

Ом, (119)

Ом, Заземляющее устройство будет эффективно при соблюдении условия:

3. ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК Общие правила техники безопасности:

Статистика показывает, что около трети всех случаев поражения от электрического тока среди населения происходит из-за соприкосновения людей с провисшими или оборванными проводами.

Особенно часто из-за прикосновения к оборванным или провисшим проводам травмируются люди. Для предотвращения указанных случаев людям (кроме обслуживающего персонала или специалиста) необходимо запрещать влезать на крыши домов и строений, где поблизости проходят электрические провода, на опоры воздушных линий электропередачи; открывать дверцы распределительных щитов, силовых шкафов, двери трансформаторных подстанций, на которых, как правило, укреплены предупредительные плакаты.

Опасность поражения электрическим током может возникнуть тогда, когда воздушная линия исправна, но расстояние от человека до провода искусственно сокращено, т. е. когда под воздушными линиями возводятся какие-либо постройки, разгружаются или складируются материалы, вблизи проводов неумело устанавливаются радиоили телеантенны, проводятся различные работы с применением металлических приспособлений.

Вне помещения, на открытом воздухе, где под ногами находится земля — проводник электрического тока — прикосновение стоящего на земле человека к голым токоведущим частям электропроводки или к плохо заизолированным ее участкам, как правило, приводит к травмам от электрического тока. Неквалифицированных лиц, не имеющих ни специального инструмента, ни материалов, нельзя допускать к монтажу или ремонту как внутренней, так и наружной электропроводок (для освещения дворов и подсобных помещений), а также к самовольному подключению к электрическому вводу или проходящей мимо дома воздушной линии токоприемников и дворовых электропроводок Особую осторожность при пользовании электроэнергией надо соблюдать в сырых помещениях, в помещениях с земляными, кирпичными и бетонными полами (подвалы, склады, туалеты и др.), являющимися хорошими проводниками электрического тока, так как при этих условиях опасность поражения электрическим током увеличивается. Пользуясь электроэнергией необходимо строго соблюдать правила техники безопасности.

Правила техники безопасности при работе на промышленном оборудование:

В трудовом кодексе большое внимание уделяется созданию благоприятных условий для работы, улучшению охраны труда. Кодекс устанавливает, что ни одно предприятие, цех, участок не могут быть введены в действие, если на них не обеспечены безопасные условия труда.

Правила техники безопасности при работе на станках:

1. Рабочий не должен приступать к работе на станке, не зная его устройства, правил технической эксплуатации, наладки и не получив подробного инструктажа по приемам работы и правилам техники безопасности;

2. До начала работы необходимо очень внимательно осмотреть станок и убедиться в полной его исправности. Для этого нужно проверить заточку и крепление режущего инструмента, наличие заземления и исправность токоподводящей сети, правильность установки направляющих и прижимных приспособлений, наличие и исправность ограждающих устройств, наличие смазки вращающихся и трущихся частей, исправность и безопасность в работе пусковых и тормозных приспособлений;

3. Прежде чем приступить к работе, следует опробовать станок на холостом ходу с полным числом оборотов;

4. После 5—10-минутной работы нужно остановить станок и вновь проверить крепление режущего инструмента подтягиванием гаек. Одновременно проверяется крепление ограждений, работа приспособлений для смазки, состояние подшипников и других трущихся частей станка. Следует убедиться в отсутствии нагрева трущихся частей;

5. Нельзя производить на ходу станка чистку, смазку или регулировку. Для их выполнения необходимо станок остановить и отключить от токоподводящей сети;

6. При остановке станка необходимо производить его торможение только тормозными приспособлениями. Тормозить станок при помощи обрезков материала или руками воспрещается.

Правила техники безопасности при работе мостовых кранов:

При работе с мостовыми кранами обеспечение безопасности требует качественного и своевременного контроля над соблюдением норм и правил по технике безопасности. Эти нормы и правила, а также и инструкции, содержат требования, подлежащие выполнению в процессе проектирования и эксплуатации мостовых кранов. Мостовые краны в процессе эксплуатации должны подвергаться периодически полному техническому освидетельствованию, включающему тщательный технический осмотр всех механизмов, тормозов, электрооборудования и других элементов, испытание машины. Не реже одного раза в год, мостовые краны должны подвергаться частичному техническому освидетельствованию, при котором испытания не проводятся. С целью проверки прочности мостового крана, включая отдельные элементы, проводят статические испытания, а для стреловых кранов еще и испытания грузовой устойчивости.

Правила техники безопасности при работе конвейера:

Конвейеры в целом должны соответствовать требованиям ГОСТ. Конвейеры, кроме подвесных, в производственных зданиях должны быть установлены так, чтобы расстояние по вертикали от наиболее выступающих частей конвейера (транспортируемого груза) до нижних поверхностей выступающих строительных конструкций было не менее 0,6 м. Подвесные конвейеры должны быть установлены так, чтобы исключалась необходимость перемещения подвесок с грузом над рабочими местами или при производственной необходимости над рабочими местами должны быть сооружены защитные ограждения на высоте не менее 2 м от уровня пола, способные задержать упавший с подвески груз. В помещениях вдоль трассы конвейеров должны быть предусмотрены проходы по обе стороны конвейера для безопасного обслуживания и ремонта Ширина проходов для обслуживания конвейеров должна быть не менее: 0,7 м — для конвейеров, обслуживаемых с одной стороны; 1 м — для конвейеров, обслуживаемых с двух сторон. Высота проходов от уровня пола до нижних поверхностей выступающих строительных конструкций должна быть не менее 2 м. Через конвейеры длиной свыше 20 м, размещенные на высоте не более 1,2 м от уровня пола до низа наиболее выступающих частей конвейера, должны быть сооружены в необходимых местах мостики для перехода людей и обслуживания конвейеров, огражденные поручнями высотой не менее 0,9 м. Ширина мостиков должна быть не менее 1 м Расстояние от настила мостиков до наиболее выступающей части транспортируемого груза должно быть не менее 0,6 м. Движущиеся части конвейеров (приводные и натяжные устройства, барабаны, ролики, шкивы, муфты и др.) к которым возможен доступ обслуживающего персонала и лиц, работающих вблизи конвейера, должны быть ограждены. Закрепление груза на несущих органах конвейеров (подвесных крюках, захватах, люльках) должно исключать возможность падения груза. Конвейеры должны иметь исправную световую и звуковую сигнализацию, которые должны быть сблокированы с пусковым устройством и обеспечивать хорошую видимость и слышимость. Не допускается раскачивание груза (деталей, агрегатов) при перемещении его с помощью подъемно-транспортных механизмов, набрасывать грузовые подвески на тяговые цепи подвесных конвейеров. Пластинчатые и ленточные конвейеры, а также рольганги, расположенные на высоте более 1 м должны иметь борта высотой не менее 1/3 высоты перемещаемых деталей. Подвесные конвейеры в местах съема и загрузки должны проходить на высоте не выше 1,2 м от уровня пола погрузочно-разгрузочной площадки. На рольгангах разрешается перемещение только таких деталей, которые могут одновременно касаться не менее трех роликов. Для срочной остановки конвейера должны быть установлены на видных местах кнопки или рукоятки у каждого рабочего места. Ширина конвейера должна быть более, чем на 200 мм шире перемещаемого груза. До включения конвейера в работу необходимо его опробовать на холостом ходу. Управление конвейером разрешается лицам не моложе 18-ти лет, прошедших специальное обучение и имеющих соответствующие удостоверение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте было рассмотрено электроснабжение и электрооборудование механического цеха завода среднего машиностроения. Был выбран трансформатор ТМ-160/10 (ТМ — трансформатор масляный) имеющие следующие параметры:

Р_ном=160 КВт;

Напряжение высокой стороны (ВН) =10 В;

Напряжение низкой стороны (НН) =0,4 В;

Группа соединения: У/У_Н-0; Д/У_Н-11; У/Z_Н-0.

Потери ХХ=620, КЗ=2650

U_кз%=4,5;

I_xx%=2,4.

Также было выбрано компенсирующее устройство УКЗ-0,415−60ТЗ (У-установка, Кконденсаторная, Здля внутренней установки, 0,415- номинальное напряжение, 60- номинальная реактивная мощность, Квар, Т-ток, Зразмещается в закрытых помещениях).

Для защиты электрооборудования от токов КЗ (короткого замыкания) и токов перегрузки были выбраны автоматические выключатели (ВА), марками ВА 51−31−1, ВА51−31, ВА51−25, ВА53−43, ВА52−39 (ВАвыключатель автоматический 51,52- разработка с тепловым расцепителем, 53- разработка с механическим расцепителем, 31,25,43,39- номинальный ток, 1- один полюс). Для защиты цехового трансформатора от токов, было выбрано реле тока РТМ-20−60 (реле токовое модернизированное, 20−60-номинальный ток) и также был выбран трансформатор тока ТВЛМ-10 (ТВтрансформатор втулочный, Лс литой изоляцией, М — модернизированный, 10- напряжение).

Для распределения электрической энергии в данном курсовом проекте были выбраны ШРА (Ш — шинопровод, Рраспределительный, Аалюминевый), ШРА был выбран т.к. токи на шинопроводах были меньше 630 А, если бы они были больше, то тогда для распределения электрической энергии выбирались ШМА (Шшинопровод, Ммагистральный, Аалюминевый) Общая мощность проектируемого в данном курсовом проекте цеха составляет 344,52 КВт, на каждой секции мощность составила 172 КВт, на ШРА 1 мощность составила 151,4 КВт, на ШРА 2 мощность равна 146,1 КВт. Мощность на РП 1 составила 21,2 КВт, мощность на РП 2 равна 14 КВт, а на РП 3 мощность составила 11,82 КВт.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. «Методические указания по курсовому проекту» Садовникова А. О. 2009 г.

2. www.wwmt.net,

3. www.mnogostankov.ru,

4. www. torson-auto.ru,

5. www.pergam.ru.

3. Для определения видов трансформаторов, компенсирующих устройств, автоматов, реле и т. д. использовались приложения из методических указаний и книг по электроснабжению гражданских зданий и промышленных предприятий.