Электрификация чайной с трехкомнатной квартирой

В наши дни существование городов и поселков без электричества может стать разве что сюжетом какого-то страшного сценария. Электричество буквально обуславливает жизнь современного человека, и даже кратковременные перебои с ним моментально дезориентируют нас. Для загородных домов проблема электроснабжения стоит особенно остро, ведь от наличия энергии в розетке там зависит автоматика котлов, насосов, водообеспечение, системы безопасности, связи и многое другое. В связи с этим будущий застройщик обязан четко определить список оборудования, которое будет использоваться в доме, с тем, чтобы правильно рассчитать мощность электроустановки — совокупность электроаппаратуры, проводов и вспомогательного распределяющего и передающего электрооборудования. Необходимо это также и для того, чтобы потом не пришлось переделывать электросистему и вносить изменения в проект.

Целью курсового проектирования является изучение методик проектирования энергосистем, изучение материальной базы. Имеет большое значение методика оформления рабочих документов, что является хорошим подспорьем для предстоящего дипломного проектирования.

1. Характеристика объекта проектирования

1.1 характеристика помещений по условиям окружающей среды и пожарной безопасности

1) По условиям окружающей среды помещения чайной и квартиры относятся:

Сухие помещения — называются помещения, в которых относительная влажность воздуха не превышает 60%, (большая часть помещений — торговый зал, коридоры, кабинет директора, кладовые, спальные)

Влажные помещения — называются помещения, в которых пары или конденсирующая влага выделяются лишь кратковременно в небольших количествах, а относительная влажность воздуха более 60%, но не превышает 75%, (туалет, кухня)

Сырые помещения — назаваются помещения в которых относительная влажность воздуха длительно превышает 75% (сан. узел)

2) По взрывопожарной и пожарной опасности:

Категории Д — это пониженная пожароопасность т.к. в этих помещениях находятся негорючие вещества и материалы в холодном состоянии (все помещения кроме кухни)

Категории Г - это умеренная пожароопасность здесь имеются негорючие вещества и материалы в горячем, раскаленном или расплавленном состоянии (зона кухни где находится электро — плита).

Сводная таблица выбора рабочих машин Расчетная мощность рабочей машины определяется по формуле[1]:

(1.1)

где P_дв — номинальная мощность электродвигателя рабочей машины, кВт;

?_пер — коэффициент полезного действия передачи, который определяется по таблице в зависимости от типа применяемой передачи.

Коэффициент каталожной неувязки k_ну определяется по формуле [1]:

. (1.2)

Коэффициент загрузки выбираем по таблице [3], исходя из вида электроприемника.

Общий коэффициент загрузки определяется [1]:

(1.3)

электрический распределительный сеть токоприемник где k_з — коэффициент загрузки.

Мощность, потребляемая электроприводом из сети, рассчитывается по формуле [1]:

; (1.4)

где P_н — номинальная мощность двигателя, кВт;

?_пер — к. п. д. передачи

Таблица 1.1 — Сводная таблица выбора рабочих машин

1.2 Основные цели и задачи проектирования

Целью курсового проекта является создание чайной с трехкомнатной квартирой, предназначенной для комфортного проживания и отдыха после трудного рабочего дня.

Задача проектирования — разработка внутриобъектной электрической сети с учетом требований технологических процессов и операций, требований электробезопасности и охраны здоровья, требований рационального использования электроэнергии. В тоже время электрические сети должны характеризоваться малыми капиталовложениями, простотой технической эксплуатации. Проектирование состоит из нескольких этапов (текущих задач), непосредственно характеризующих данный вид деятельности:

— определение характера технологических процессов и связанных с ним категорий производств, классов взрывои пожароопаасности производственных помещений;

— выбор электрооборудования удовлетворяющего условиям эксплуатации в соответствии с требованиями ПУЭ;

— разработка и компановка распределительной сети с учетом имеющегося технологического электрооборудования и его размещением в производственных помещениях;

— расчет и выбор сечений кабелей, проводов, марок ПЗА;

— согласование защит, проверка на соответствие защищаемому участку;

— определение мощности на вводе и выбор типов вводно-распределительных устройств, силовых распределительных щитов;

— составление спецификации на принятое оборудование.

2. Определение электрических нагрузок токоприемников

2.1 Анализ систем вентиляции и теплоснабжения

электрический распределительный сеть токоприемник

Вентиляцией называют совокупность мероприятий и устройств, обеспечивающий расчетный воздухообмен в помещениях жилых, общественных и производственных зданий.

Вентиляционная система — это совокупность устройств для обработки, транспортирования, подачи и удаления воздуха.

По назначению системы вентиляции подразделяются на приточные и вытяжные, обеспечивающие общеобменную или местную вентиляцию.

Системы вентиляции, подающие воздух в помещение, называют приточными, а удаляющие загрязненный воздух из помещения — вытяжными.

По способу побуждения движения воздуха различают системы с естественной и принудительной вентиляцией. В естественных системах воздух поступает в помещение и удаляется из него вследствие разности плотности воздуха внутри помещения и снаружи, а также под влиянием ветра.

Наиболее эффективны принудительные (механические) системы вентиляции, в которых воздух приводится в движение при помощи вентиляторов, работающих в режиме нагнетания (приточные системы) или разрежения (вытяжные системы).

По характеру распределения приточного воздуха различают механические системы вентиляции с рассредоточенной и сосредоточенной подачей. В первом случае воздух подают в помещение с помощью воздуховодов, равномерно размещенных внутри помещения и снабженных отверстиями; во втором — воздух нагнетают в помещение в виде струй.

В нашем объекте проектирования применяю естественную систему вентиляции.

Для поддержания нормальных условий ведения технологического процесса и соблюдения санитарных норм в данном помещении технического центра предусматривается система центрального водяного отопления от близко расположенной котельной и естественная вентиляция.

2.2 Расчет осветительной нагрузки. Определение места установки осветительного щита

Расчет осветительной нагрузки всех помещений произведем методом удельной мощности. В качестве примера рассмотрим расчет осветительной нагрузки для кухни: освещаемая площадь 21,1; нормированная освещенность 150 Лк; светильник типа ЛПО40−2Ч40 с люминесцентными лампами ЛБ40−7 мощностью 40 Вт (тип КСС светильника Д-2, КПД лампы 50%,); коэффициент запаса 1,3;

В соответствии с данными принимаем удельную мощность равную 4,1 Вт/, Ен=150 лк, Кз=1,3, =50%, S=20 .

Так как в справочной литературе дается значение удельной мощности при использовании условной лампы с КПД 100%, нормированной освещенности 100 Лк, — необходим перерасчет. Перерасчет осуществляется по формуле:

(2.3)

где W₁₀₀ — удельная мощность осветительной нагрузки при использовании условной лампы, ;

Кз — коэффициент запаса;

Ен — нормированная освещенность помещения, Лк;

— КПД реальной лампы;

К_з100 — коэффициент запаса условной лампы;

Е₁₀₀ =100 — освещенность помещения при использования условной лампы, Лк.

Определяем мощность осветительной нагрузки по формуле

(2.4)

где S — площадь помещения,

Вт По мощности получается что нужно установить 3 светильника.

Осветительная нагрузка остальных помещений определяется аналогично, результаты расчетов представлены в таблице 2.1.

С целью экономии и дизайнерских решений во всех светильниках установим светодиодные лампы.

Таблица 2.1 — Светотехническая ведомость

В качестве осветительного щита примем осветительный щит ОЩВ-6 (63/16А) УХЛ4 и разместим его в электрощитовой т.к. размещение щитов в чайной в других помещения не эстетично. Всю осветительную сеть разобьем на 2 группы по этажам.

Осветительные щитки следует располагать вблизи основного рабочего входа в здание; по возможности в центре питаемых нагрузок; в местах, удобных для обслуживания и с благоприятными условиями среды, недоступных для случайных повреждений, с учетом подхода питающей линии. Щитки должны иметь замок и ключ для предотвращения возможности попадания в них неэлектротехнического персонала. В соответствии с правилами устройства электроустановок (ПУЭ) степень защиты щитков освещение при установке в жилых зданиях — не менее IP-54.

3. Проектирование силовой распределительной сети

3.1 Требования к вводным устройствам и узлу учета

Чайная относится к третьей категории, в соответствии с ПУЭ по категории обеспечения надёжности электроснабжения. Электроприёмники этой категории в нормальных режимах обеспечиваются электроэнергией от одного источника питания. Данное требование обосновано тем, что в случае перерывов электроснабжения не произойдет угроз причинения вреда здоровью людей живущих в данном коттедже. Учитывая это, примем для запитывания внутренних электрических сетей коттеджа один ввод подводящий электроэнергию к вводно-распредилительному устройству (ВРУ), а от него непосредственно к распределительным щитам управления оборудования. Вводно-распределительные устройства (ВРУ) рекомендуется размещать в специально выделенных запирающихся электрощитовых недоступных для неквалифицированного персонала и детей.

ВРУ должны соответствовать требованиям настоящего стандарта, технических условий на ВРУ конкретных типов и конструкторской документации, утвержденным в установленном порядке.

Общие требования к ВРУ:

1. ВРУ каждого вида должны иметь функциональные блоки аппаратов, отвечающих требованиям конкретных электроустановок соответствующих зданий.

2. Условия эксплуатации ВРУ и устойчивость к воздействию внешних факторов должны соответствовать нормативным требованиям.

3. Температура окружающего воздуха — в соответствии с климатическим исполнением ВРУ.

4. Высота над уровнем моря — не более 2000 м.

5. Тип атмосферы — I по ГОСТ 15 150.

6. ВРУ должны быть устойчивы к воздействию нормальных и предельных значений климатических факторов по ГОСТ 15 543.1 и ГОСТ 15 150, соответствующих климатическому исполнению.

7.ВРУ должны быть устойчивы к воздействию механических факторов внешней среды M1 по ГОСТ 17 516.1.

8. Конкретные значения внешних воздействующих факторов должны приводиться в технических условиях на ВРУ конкретных типов.

9. По согласованию между потребителем и изготовителем ВРУ может изготавливаться для особых условий эксплуатации (например, для более высоких температур окружающего воздуха, сейсмических условий, условий эксплуатации на высоте более 2000 м над уровнем моря и т. п.).

ВРУ, для предотвращения возможного появления участков внутренних электрических сетей с падением напряжения более допустимого, желательно устанавливать в центре питаемых нагрузок.

В соответствии с ПУЭ для учёта потребляемой электроэнергии устанавливаются расчётные счётчики. Счётчики устанавливаются на границе раздела сети. В нашем случае расчётные счётчики установлены непосредственно в ВРЩ.

Требования, предъявляемые к счётчикам в соответствии с ПУЭ:

1. Каждый установленный счётчик должен иметь на винтах, крепящих кожух счётчика, пломбы с клеймом госповерителя, а на зажимной крышке — пломбу энергоснабжающей организации.

2. Учёт активной и реактивной электроэнергии трёхфазного тока должен производиться с помощью трёхфазных счётчиков.

3.2 Требования к местам установки коммутационной и защитной аппаратуры

К месту расположения аппаратов защиты предъявляются следующие требования:

— доступность для обслуживания и исключение возможности их случайного повреждения;

— аппараты защиты необходимо устанавливать во всех местах сети, где сечение проводника уменьшается по направлению к месту потребления электроэнергии;

— аппараты защиты необходимо устанавливать во всех местах, где необходимо обеспечение чувствительности или селективности защиты.

Установка аппаратов защиты во всех случаях должна быть выполнена так, чтобы при оперативном обслуживании или при их автоматическом действии были исключены опасности для обслуживающего персонала, и возможность повреждения оборудования.

Всем вышеуказанным требованиям отвечает установка защитной аппаратуры в ВРУ и ЩУ.

Аппараты управления силовыми электроприемниками должны устанавливаться в местах, удобных для обслуживания и в то же время не мешать производству, не загромождать проходы и как можно ближе к месту распо расположения управляемыми механизмами. В соответствии с условиями эксплуатации аппаратура защиты и управления должна иметь вид климатического исполнения У5 и степень защиты: при открытом исполнении в защитной оболочке — IP54, при закрытом исполнении в защитной оболочке-IP44-при расположении непосредственно в животноводческом помещении. При расположении в электрощитовой: вид климатического исполнения — У2, по степени защиты — открытое или защищённое при установке в оболочках IP21.

Аппаратура защиты и управления установками установлена в пультах управления, которые располагаются в непосредственной близости от своих установок или на дистанции.

3.3 Разработка плана сети объекта проектирования

При проектировании внутренних распределительных сетей важен выбор наилучшей компоновки, рациональное размещение распределительных устройств, пускозащитной аппаратуры, электропроводок. Компоновка распределительной сети должна соответствовать структурной схеме.

4. Расчет силовой распределительной сети

4.1 Выбор вида и способа прокладки проводов, кабелей и шинопроводов

В соответствии с требованиями к электропроводке предъявляются следующие основные требования:

— электропроводка должна соответствовать условиям окружающей среды, назначению и ценности сооружений, их конструкции;

— при выборе вида электропроводки и способа прокладки проводов и кабелей должны учитываться требования электробезопасности и пожарной безопасности;

— оболочки и изоляция проводов и кабелей, применяемых в электропроводках, должны соответствовать способу прокладки и условиям окружающей среды;

— для стационарных электропроводок должны применяться приемущественно провода и кабели с медными жилами, кроме электропроводок чердачных помещений, монтажа цепей в пределах щитовых устройств,

— для питания переносных и передвижных электроприемников следует применять шнуры и гибкие кабели.

Во вновь строящихся жилых и общественных зданиях, в школах, административных зданиях, к которым предъявляются повышенные гигиенические и эстетические требования, применяют преимущественно скрытые виды электрической проводки.

При подборе проводов или кабелей для электроустановок необходимо выбрать не только провод или кабель подходящей марки, но и необходимую площадь, сечения токоведущих жил.

Площадь сечения проводов и кабелей должна быть выбрана с таким расчетом, чтобы рабочий ток не создавал перегрева проводов, была обеспечена достаточная механическая прочность электрической проводки и обеспечивался требуемый уровень напряжения у электроприемников.

4.2 Расчет сечения проводников

Проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных, но и послеаварийных режимов в период ремонта и возможных не равномерностей распределения токов между линиями, секциями шин и т. п. При проверке на нагрев принимается получасовой максимум тока, наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети.

В данном случае при выборе сечений проводников при проверке на нагрев принимаем расчетный ток, который равен току номинальному двигателя (электроприемника) или сумме номинальных токов в зависимости от назначения проводника, изложенной в литературе[3].

(4.1)

где I_ДОП — допустимый длительный ток кабеля, А;

I_РАСЧ — расчетный ток линии, А.

(4.2)

где Р_Н — номинальная мощность установки, Вт;

U_Н — линейное напряжение трехфазной сети, В;

cos — коэффициент мощности;

— КПД.

Приведем расчет кипятильника воды электрического КВЭ-30

=15,7А.

Выбираем провод ВВГ 3×2,5; I_доп=25А, так как условие (4.1) выполняется.

Выбранный кабель проверяем на потерю напряжения по следующей формуле

(4.3)

где P — присоединенная мощность, кВт;

l — длина линии, м;

S — сечение провода, мм ²;

с — постоянный для данного провода коэффициент, зависящий от напряжения сети, числа фаз и материала провода.

Для однофазных линий с медными жилами С = 12

В

(4.4)

Следовательно, выбранный кабель удовлетворяет всем условиям.

Расчет сечения проводников для остальных электроприемников проводится аналогично.

4.3 Выбор коммутационной и защитной аппаратуры

Произведем выбор автоматического выключателя для линии кипятильника воды электрического КВЭ-30:

где U_Н.А, I_Н.А -номинальные напряжение и ток автомата cоответственно;

U_С — номинальные напряжение питающей сети;

I_Р — рабочий ток в магистрали;

I_Н.Э — ток отсечки электромагнитного расцепителя;

I_ПУСК.MAX — максимальный пусковой ток в магистрали.

Максимальный пусковой ток в электрической проводке кипятильника воды электрического КВЭ-30:

I_{пуск.макс}=15,7 А

230 В?220В

16А?15,7А

I_нэ?1,5*15,7=23,55

I_ср=10*23,55=235,5

235,5?23,55

Выбираем автоматический выключатель ВА47−63 1Р I_Н=16А.

4.4 Защита внутренних сетей от аварийных режимов

К аварийным режимам внутренних сетей относят короткие замыкания (К.З.) и перегрузки. Характер требуемой защиты зависит от назначения сети и вида проводки.

Все виды силовых внутренних электропроводок подлежат защите от токов К. З. Защита от перегрузок требуется в случае возникновения длительных перегрузок (в условиях гаража длительные перегрузки — процессы обработки металлов, неисправности электрооборудования), при прохождении электропроводок через взрывоопасные зоны. Все открытые электропроводки, выполненные кабелями с горючей изоляцией подлежат защите от перегрузок. Номинальные токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электоприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т. п.).

Электрические сети должны иметь защиту от токов КЗ, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения и требования селективности.

Защита должна обеспечивать отключение поврежденного участка при КЗ в конце защищаемой линии: одно-, двухи трехфазныхв сетях с глухо заземленной нейтралью; двухи трехфазныхв сетях с изолированной нейтралью. Выбранные аппараты защиты должны соответствовать выбранным сечениям участков внутренней сети. При использовании для защиты от К.З. автоматических выключателей с токовой отсечкой необходимо выполнение условия

(4.5)

где I_ОТ -номинальный ток отсечки электромагнитного расцепителя, А;

I_ДОП — допустимый длительный ток нагрузки проводника, А.

В качестве примера проверки соответствия выбранных автоматических выключателей принятым сечениям кабелей возьмем соответствие автоматического выключателя кипятильника воды электрического КВЭ-30.

Условия (4,5) выполняются, следовательно, защита соответствует принятому сечению.

4.5 Расчет мощности на вводе

Расчет мощности на вводе произведем методом коэффициента спроса.

Расчетная мощность на вводе рассчитывается по формуле

(4,6)

где к_с — коэффициент спроса;

Р_у — суммарная установленная мощность электроприемников потребителя, кВт. (36,37 кВт)

Р_р=0,55*36,75=20,21 кВт

Заключение

В ходе выполнения курсового проекта мною было рассчитано отопление и произведена электрификация индивидуального дома. Для этого мною был проведен расчет мощности отопительной установки помещения и здания.

Был проведен расчет осветительной нагрузки, розеточной сети дома, разработана принципиальная однолинейная схема вводного устройства.

Произведен расчет и выбор пусковой и защитной аппаратуры, расчет мощности на вводе. В качестве пускозащитной аппаратуры выбрал только новое оборудование, которое в свою очередь было проверено на совместимость с принятым сечением кабелей

При выполнении курсовой работы систематизировал и закрепил полученные теоретические знания и практические умения по специальным дисциплинам, таких как монтаж, электроснабжение, теплотехника и др. Освоил навыки самостоятельного решения поставленных задач, а также закрепил навыки по использованию нормативной, справочной и учебной литературой

1. Ниязов А. М., Стерхова Т. Н. Расчет электрических нагрузок и безопасность электроустановок на предприятиях АПК. — Ижевск: ИжГСХА, 2010 г.

2. Светлакова И. Н. Проектирование электрического освещения. Методические указания — Ижевск: ИжГСХА, 2003 г.

3. Ниязов А. М., Стерхова Т. Н., Селиверстов Д. В. Расчет электрических нагрузок жилых общественных помещений. — Ижевск: ИжГСХА, 2009 г.

4. «Правила устройства электроустановок» Министерство топлива и энергетики РФ, Москва, 2002 г.

5. Лекомцев П. Л., Стерхова Т. Н., Дресвянникова Е. В. Дипломное проектирование. — Ижевск: ИжГСХА, 2011 г.

6. Кочетков Н. П. Электроснабжение сельского населенного пункта: Метод. указания. — Ижевск: ИжГСХА, 2004 г.