Электроснабжение и электрооборудование электромеханического цеха

 

 

Выбор коммутационных, защитных аппаратов и кабелей

 

Выбор по мощности производим по условию:

 

P_Н≥P_ЭП

 

где - номинальная активная мощность электродвигателя, кВт; 
P_эп -мощность на валу исполнительного механизма, кВт.

Номинальный ток электродвигателя определяется по выражению:

 

 

где P_Н – номинальная мощность двигателя, кВт;

U_Н – номинальное напряжение, В;

η_н - КПД при номинальной нагрузке;

cosφ_н- номинальный коэффициент мощности.

Пусковой ток двигателя:

 

 

 

где К_ПУСК  - кратность пускового тока по отношению к I_Н.

 

Условие выбора магнитных  пускателей:

Применяем магнитные пускатели  серии ПМЛ с тепловыми реле типа РТЛ.    

 

Условие выбора магнитного пускателя:

 

,

 

где I_НП – номинальный ток пускателя, А;

I_НОМ – номинальный ток электродвигателя, A.

Условия выбора теплового  реле:

 

,

 

,

 

где I_Н,Т,Р. – номинальный ток теплового реле, А;

I_СР.Т.Э. – ток срабатывания теплового элемента реле, А.

 

Электрические сети и электроприемники необходимо защищать от токов короткого  замыкания и от длительных токовых  перегрузок.

В качестве аппаратов защиты от коротких замыканий следует широко применять плавкие предохранители. Автоматы должны устанавливаться только в следующих случаях:

-необходимость автоматизации  управления;

-необходимость обеспечения  более скорого по сравнению  с предохранителями восстановления  питания, если при этом не  имеют решающего значения вероятность  неселективных отключений и отсутствие  эффекта ограничения тока короткого  замыкания;

-частые аварийные отключения.

Проанализировав все выше изложенное, принимаем решение - выполнить  защиту электродвигателей автоматическими  выключателями серии ВА с комбинированным  расцепителем, которые выбираются по следующим условиям:

 

Условия выбора автоматического  выключателя:

 

,

,

 

где  I_НА – номинальный ток автомата, А;

I_Н.Т.Р. – номинальный ток расцепителя, А.

Ток срабатывания электромагнитного  расцепителя  I_СР  проверяется по максимальному кратковременному току линии I_ПИК:

 

 

Для подключения электроприемников  к распределительным шинопроводам необходимо обеспечить защиту отходящих  линий, которая осуществляется плавкими предохранителями или автоматическими  выключателями.

 

Условия выбора предохранителя:

Номинальный ток плавкой  вставки I_В предохранителя определяется:

1. по величине длительного расчетного тока I_Р:

 

,

 

где I_Р – расчетный ток, А.

2. по условию перегрузок пусковыми токами:

 

,

 

где I_ПИК – максимальный кратковременный (пиковый) ток, A;

a - коэффициент кратковременной тепловой перегрузки, который при легких условиях пуска принимается равным 2,5, при тяжелых - 1,6 …2,0, для ответственных потребителей – 1,6.

При выборе предохранителя для одного электродвигателя в качестве I_Р принимается его номинальный ток I_Н, а в качестве I_ПИК – пусковой ток I_ПУСК.

 

Условия выбора питающих линий.

Сечение проводов, питающих электроприемник от РП, определяется по следующему условию:

 

I_доп≥I_НОМ

 

Для всего электрооборудования  выбираем кабель ВВГзнг, кроме кранов.

Расчеты остальных проводов выполнены аналогично и результаты занесены в таблицу №5.

Пример: Расчет электроприемника – вентилятор, обозначенный на плане №№24, 25.

Мощность установленная  P=4,5 кВт; согласно таблице

cosφ=0,8; длина кабеля от РП1 L₁=8 м.

Определим номинальный ток

 

 

По таблице длительно  допустимых токов ПУЭ 1.3.7 выбираем кабель с минимальным сечением 2,5 мм² с током I_доп=21 А (выберем кабель ПвВГ 5×2,5).

Полученные данные заносим  на однолинейную схему распределительных  устройств и в таблицу 5.

 

Выбор автоматических выключателей

 

Выберем автоматический выключатель  для мостового крана.

 

I_н.р ≥1,25·I_P

 

Ток номинальный расцепителя:

 

I_н.р ≥1,25·8,1=10,3 А

 

Ток отсечки:

 

I_о≥1,25·I_пуск;

I_о≥1,25·56,9=71,1 А

 

Выберем автомат:ВА47-29 с током  I_н.а =13 А.

Остальные потребители рассчитываем аналогичным образом, результаты сносим в таблицу №5.

 

 

 

Таблица 5 – Провода и  автоматы

Наименование потребителя

Расчетный ток Iр, А

Тип щита

Подключен к

Проводник (провод, кабель, шина)

Аппарат защиты

Марка проводника

Кол-во жил×Сечение, мм.кв.

Способ прокладки

Длина, м

Тип

Число полюсов

Макс.ток Iм, А

Ном.ток Iн, А

Место установки

Секция №1

535,40

ШНЛ№1

ШНВ№1

ВА53-41

3Р

1000

630

ШНВ№1

Секция №2

518,42

ШНЛ№2

ШНВ№2

ВА53-41

3Р

1000

630

ШНВ№2

ШМА 1

371,39

-

ШНВ№1

ШМА5-400

5×300

на стойках

70

ВА88-37

3Р

1600

400

ШНЛ№1

ШМА 2

147,76

-

ШНВ№1

ШМА5-250

5×180

на стойках

60

ВА88-35

3Р

1600

160

ШНЛ№1

РП 1

16,26

ЩРв-12з-1 36

ШНВ№1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

10

ВА47-29

3Р

63

20

ШНЛ№1

РП 2

406,43

ЩРв-12з-1 36

ШНВ№2

ПвВГ

5-1х150

в гофре

60

ВА88-40

3Р

1600

500

ШНЛ№2

Я 1

32,51

ЯБПВУ-100

ШНВ№2

ПвВГ

5х4

в гофре

15

ВА47-29

3Р

63

40

ШНЛ№2

Я 2

32,51

ЯБПВУ-100

ШНВ№2

ПвВГ

5х4

в гофре

20

ВА47-29

3Р

63

40

ШНЛ№2

Я 3

9,03

ЯБПВУ-100

ШНВ№2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

65

ВА47-29

3Р

63

10

ШНЛ№2

ЩО

28,85

ЩРв-12з-1 36

ШНВ№2

ПВСнг-LS

3х6

в гофре

60

ВА47-29

3Р

63

32

ШНЛ№2

Манипулятор электрический

5,78

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Манипулятор электрический

5,78

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Манипулятор электрический

5,78

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Манипулятор электрический

5,78

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Точильно-шлифовальный станок

3,61

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

5

по месту

Точильно-шлифовальный станок

3,61

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

5

по месту

Настольно-сверлильный станок

3,97

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

5

по месту

Настольно-сверлильный станок

3,97

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

5

по месту

Настольно-сверлильный станок

3,97

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

5

по месту

Настольно-сверлильный станок

3,97

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

5

по месту

Токарный полуавтомат

18,06

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

20

по месту

Токарный полуавтомат

18,06

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

20

по месту

Токарный полуавтомат

18,06

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

20

по месту

Токарный полуавтомат

18,06

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

20

по месту

Токарный станок

23,48

-

ШМА 1

ПвВГ

5х4

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

25

по месту

Токарный станок

23,48

-

ШМА 1

ПвВГ

5х4

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

25

по месту

Токарный станок

23,48

-

ШМА 1

ПвВГ

5х4

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

25

по месту

Токарный станок

23,48

-

ШМА 1

ПвВГ

5х4

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

25

по месту

Токарный станок

23,48

-

ШМА 1

ПвВГ

5х4

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

25

по месту

Токарный станок

23,48

-

ШМА 1

ПвВГ

5х4

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

25

по месту

Токарный станок

23,48

-

ШМА 1

ПвВГ

5х4

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

25

по месту

Токарный станок

23,48

-

ШМА 1

ПвВГ

5х4

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

25

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Манипулятор электрический

5,78

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Манипулятор электрический

5,78

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Горизонтально-фрезерный  станок

12,64

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

16

по месту

Горизонтально-фрезерный  станок

12,64

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

16

по месту

Настольно-сверлильный станок

3,97

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

5

по месту

Настольно-сверлильный станок

3,97

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

5

по месту

Точильно-шлифовальный станок

3,61

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

5

по месту

Токарный полуавтомат

18,06

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

20

по месту

Токарный полуавтомат

18,06

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

20

по месту

Продольно-строгальный станок

18,06

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

20

по месту

Продольно-строгальный станок

18,06

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

20

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Слитко-обдирочный станок

5,42

-

ШМА 2

ПвВГ

5х2,5

в гофре

6

ВА47-29

3Р

63

6

по месту

Вентилятор

8,13

-

РП 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

5

ВА47-29

3Р

63

13

РП1

Вентилятор

8,13

-

РП 1

ПвВГ

5х2,5

в гофре

8

ВА47-29

3Р

63

13

РП1

Анодно-механические станки

135,48

-

РП 2

ПвВГ

5-1х70

в гофре

10

ВА88-35

3Р

1600

160

РП2

Анодно-механические станки

135,48

-

РП 2

ПвВГ

5-1х70

в гофре

15

ВА88-35

3Р

1600

160

РП2

Анодно-механические станки

135,48

-

РП 2

ПвВГ

5-1х70

в гофре

20

ВА88-35

3Р

1600

160

РП2

Кран мостовой

32,51

-

Я 1

КГВБбВ

4х4

на тросе

20

ВА47-29

3Р

63

40

Я1

Кран мостовой

32,51

-

Я 2

КГВБбВ

4х4

на тросе

20

ВА47-29

3Р

63

40

Я2

Тельфер

9,03

-

Я 3

КГВБбВ

4х2,5

на тросе

40

ВА47-29

3Р

63

10

Я3

 

 

Проверка падения напряжения

 

Падение напряжения в линии  определяется по формуле:

 

 

, В

 

Произведем расчет падения  напряжения для одного самого мощного  и самого удаленного ЭП – анодно-механического станка: Р_уст=75 кВт, I_р=135,5 А, cosφ=0,95,  sinφ=0,31. Подключение произведено через два кабеля ПвВГ, по таблице определим значения активного и индуктивного сопротивления проводников:

ПвВГ 5-1×150 мм²      – r₀=0,113 Ом/км, x₀=0,059 Ом/км,  L=60 м.

ПвВГ 5-1×70 мм²      – r₀=0,287 Ом/км, x₀=0,061 Ом/км,  L=20 м.

 

 

 

Падение напряжение не превышает 5%, следовательно, сечение проводника выбрано правильно.

 

Короткое замыкание

 

Общие сведения о КЗ

 

При проектировании СЭС учитываются  не только нормальные, продолжительные  режимы работы ЭУ, но и их аварийные  режимы. Одним из аварийных режимов  является короткое замыкание.

Коротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом  работы, электрическое соединение различных  точек ЭУ между собой или землей, при котором токи в ветвях ЭУ резко  возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

В системе трехфазного  переменного тока могут возникать  замыкания между тремя фазами – трехфазные КЗ, между двумя  фазами – двухфазное КЗ. Чаще всего  возникают однофазные КЗ (60 – 92 % от общего числа КЗ).

Как правило, трехфазные КЗ вызывают в поврежденной цепи наибольшие токи, поэтому при выборе аппаратуры обычно за расчетный ток КЗ принимают  ток трехфазного КЗ.

Причинами коротких замыканий  могут быть механические повреждения  изоляции, падение опор воздушных  линий, старение изоляции, увлажнение изоляции и др.

Короткие замыкания могут  быть устойчивыми и неустойчивыми, если причина КЗ самоликвидируется  в течении безтоковой паузы коммутационного  аппарата.

Последствием КЗ являются резкое увеличение тока в короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных  точках системы. Дуга, возникшая в  месте КЗ, приводит к частичному или полному разрушению аппаратов, машин и других устройств.

Увеличение тока в ветвях электроустановки, примыкающих к  месту КЗ, приводит к значительным механическим воздействиям на токоведущие  части и изоляторы, на обмотки  электрических машин. Прохождение  больших токов вызывает повышенный нагрев токоведущих частей и изоляции, что может привести к пожару.

Снижение напряжения приводит к нарушению нормальной работы механизмов, при напряжении ниже 70% номинального напряжения двигателя затормаживаются, работа механизмов прекращается.

Для уменьшения последствий  КЗ необходимо как можно быстрее  отключить поврежденный участок, что  достигается применением быстродействующих  выключателей и релейной защиты с  минимальной выдержкой времени.

 

Заключение

В  данной пояснительной  записке произведен расчет электроснабжение электрооборудования шлифовального цеха, целью которого является выбор наиболее оптимального варианта схемы, параметров электросети и ее элементов, позволяющих обеспечить необходимую надежность электропитания и бесперебойной работы насосной станции.

В ходе выполнения курсового проекта  мы произвели расчет электрических  нагрузок. Выбрали количество и мощность трансформаторов с учетом оптимального коэффициента их загрузки и категории  питающихся электроприемников. Выбрали  наиболее надежный вариант сечения  проводов и кабелей питающих и  распределительных линий. Произвели  расчет токов короткого замыкания. Определили мощность компенсирующих устройств. Произвели расчет оптимального количества и сопротивление заземляющих  устройств.

На основе произведенных  расчетов можно сделать вывод, что  выбран наиболее оптимальный и рациональный вариант электроснабжения электрооборудования  шлифовального цеха.