ддд (1). Курс Электрические машины курсовой проект проектирование электрооборудования цеха с переработкой отходов лесопиления на технологическую щепу
 Скачать 295.37 Kb.
|
|
Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Петрозаводский государственный университет Кафедра: энергообеспечение предприятий Курс: «Электрические машины» КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Проектирование электрооборудования цеха с переработкой отходов лесопиления на технологическую щепу. Выполнил: студент 3 курса группы 3ЗЭУ Морозов А.В Научный руководитель: Едомина О.В Содержание. Задание………………………………………………............................................................. 3 Введение……………………………………………………………………………………... 4 1. Проектирование электрооборудования для цеха………………………………………. 5 1.1 Выбор рода тока и величины напряжения……………………………………… 5 1.2 Общие рекомендации по выбору типа двигателя………………………………. 5 1.3 Асинхронные двигатели серии 4А………………………………………………. 5 1.4 Построение механических характеристик асинхронного двигателя………….. 7 2. Расчет электрической сети………………………………………………………………. 10 2.1 Размещение силовых установок цеха……………………………………………. 10 2.2 Определение расчетных нагрузок………………………………………………... 10 2.3 Выбор сечения проводов…………………………………………………………. 11 2.4 Выбор пускорегулирующей аппаратуры…………………………………………13 2.5 Выбор плавких предохранителей…….…………………………………………...13 3. Освещение………………………………………………………………………………….15 3.1 Расчет освещения………………………………………………………………….. 15 3.2 Выбор предохранителей, способа прокладки проводов, их марки и сечения… 15 4. Определение нагрузки цеха на линии питающей подстанции………………………....17 4.1 Определение потребной цеху активной и реактивной мощности для силовых и осветительных установок…………………………………………………………... 17 4.2 Определение средневзвешенного коэффициента мощности цеха…………….. 17 5. Выбор трансформатора………………………………………………………………….. 18 5.1 Определение потерь в трансформаторе…………………………………………. 19 5.2 Определение КПД трансформатора……………………………………………... 20 6. Выбор компенсирующих устройств…………………………………………………….. 21 7. Заземляющие устройства………………………………………………………………… 23 7.1 Расчет заземления…………………………………………………………………. 24 8. Экономия электрической энергии……………………………………………………….. 27 9. Заключение………………………………………………………………………………... 29 10. Список использованных источников…………………………………………………... 30 Приложение А………………………………………………………………………………...31 Приложение Б………………………………………………………………………………...32 Приложение В………………………………………………………………………………...33 Приложение Г………………………………………………………………………………...34 Приложение Д………………………………………………………………………………..35 Приложение Е………………………………………………………………………………...36 Приложение Ж………………………………………………………………………………..37 Приложение З………………………………………………………………………………...38 Задание. К заданию прилагается план цеха, на котором показаны производственные механизмы и приведен перечень установленного оборудования. Нанести на план цеха электродвигатели механизмов и силовую сеть. Для механизмов лесопильного цеха с переработкой отходов лесопиления на технологическую щепу произвести выбор электродвигателей по типу, мощности, скорости вращения и исполнению. (Технологическая схема цеха представлена в приложении А). Выбрать аппаратуру (пусковую, регулирующую и защитную) для двигателей данного цеха. Выбрать плавкие предохранители, сечения и марки проводов силовой сети. Определить мощность потребную для осветительных установок цеха методом ватт. Определить активную и реактивную мощность потребную цеху для силовых осветительных установок. Определить средневзвешенный коэффициент мощности цеха и рассчитать компенсирующее устройство для повышения коэффициента мощности до заданной величины. Выбрать трансформатор силовой. Рассчитать заземление. Введение. Электроснабжение является одной из составных частей обеспечения народного хозяйства страны. Без электроснабжения в настоящее время не обходится ни одна промышленность, город и т.д. Одной из задач электроснабжения является обеспечение электроэнергией какого-либо объекта для нормальной работы и жизнедеятельности. Основными потребителями электрической энергии являются промышленные предприятия. Они расходуют более половины всей энергии, вырабатывающейся в нашей стране. Система распределения столь большого количества электроэнергии на промышленных предприятиях должна обладать высокими техническими и экономическими показателями и базироваться на новейших достижениях современной техники. Поэтому электроснабжение промышленных предприятий должно основываться на использовании современного конкурентоспособного электротехнического оборудования, надежных экономичных аппаратах, прогрессивных конструкциях схем питания, широком применении автоматизации. Главной задачей курсового проекта является выбор оптимального варианта питания всех электрических установок, а также повышение коэффициента мощности всего предприятия. Для обеспечения высокопроизводительной и безопасной работы в цехе необходимо произвести расчет силовой и осветительной цепи, защитного заземления, а также обеспечить применение технических средств, повышающих коэффициент мощности. 1. Проектирование электрооборудования для цеха. 1.1 Выбор рода тока и величины напряжения. Для работы электрооборудования цеха выбран трехфазный переменный ток частотой 50 Гц с напряжением 380/220 В, т.к. большинство двигателей рассчитаны на работу с таким напряжением. 1.2 Общие рекомендации по выбору типа двигателя. Правильный выбор мощности электродвигателей имеет большое значение, так как от него зависят не только первоначальные затраты, но и размеры эксплуатационных расходов. Если будет выбран двигатель недостаточной мощности, то он не сможет обеспечить нормальную работу обслуживаемой машины; если же его мощность окажется завышенной, то это ухудшит технико-экономические показатели механизма, удорожит установку и повысит потери энергии. Для нормальной работы станка необходимо, чтобы мощность двигателя превышала (или была равной) мощности станка. Для приводов, не предъявляющих особых требований по пусковым моментам, частоте включений и перегрузочным моментам, из [5] по известным мощностям механизмов выбираем электродвигатели серии 4А основного исполнения. Мощности механизмов и технические данные выбранных к ним асинхронных электродвигателей представлены в приложении Б. 1.3 Асинхронные двигатели серии 4А. Асинхронные машины являются самыми распространенными электрическими машинами в народном хозяйстве. В основном они используются как двигатели, реже — как генераторы. Более 80% всех электродвигателей, выпускаемых промышленностью, являются именно асинхронными. Столь широкое распространение данных двигателей объясняется их хорошими эксплуатационными свойствами, простотой устройства и обслуживания, надежностью в работе и невысокой стоимостью. Асинхронные машины — это бесколлекторные машины переменного тока, у которых отношение частоты вращения ротора к частоте тока в цепи, подключенной к машине, зависит от нагрузок Значительная часть асинхронных двигателей применяется для привода механизмов с неизменной частотой вращения. Так, например, более 80% всех асинхронных двигателей общепромышленного значения используют для привода вентиляторов, насосов, транспортеров и обрабатывающих станков — устройств, не требующих регулирования частоты вращения приводного двигателя. Электрические машины, используемые, в народном хозяйстве, выпускаются сериями. Серия электрических машин представляет собой ряд электрических машин возрастающей мощности, имеющих однотипную конструкцию и удовлетворяющих общему комплексу требований. Электродвигатели серии 4А выпускались в диапазоне мощностей от 0,06 до 400 кВт и выполнены в 17 габаритах - от 50 до 355 мм. Двигатели единой серии 4А изготавливаются в двух исполнениях: закрытый обдуваемый и защищенный с внутренней самовентиляцией. Электродвигатели мощностью 0,06...0,37 кВт изготовляются на 220 и 380 В; 0,55...11 кВт — на 220, 380 и 660В; 15...110 кВт — на 220/380 и 380/ 660 В; 132...400 кВт — на 380/660 В. Количество выводных концов обмотки электродвигателей до 11 кВт — 3, а для электродвигателей 15 кВт и выше — 6. Структура обозначения серии 4А: 4А Х Х Х Х Х Х Х 1 2 3 4 5 6 7 8 1 - название серии (4А); 2 - исполнение по способу защиты, буква Н – двигатель защищенный, отсутствие буквы означает, что двигатель является закрытым обдуваемым; 3 - исполнение АД по материалу станины и щитов: А - станина и щиты алюминиевые; Х - станина алюминиевая, шиты чугунные (или обратное сочетание материалов); отсутствие буквы - станина и щиты чугунные или стальные; 4 - высота оси вращения мм (две или три цифры); 5 - установочный размер по длине станины: буквы S, М или L (меньший, средний или больший); 6 - длина сердечника: А - меньшая, В - большая при условии сохранения установочного размера; отсутствие буквы означает, что при данном установочном размере (S, М или L) выполняется только одна длина сердечника; 7 - число полюсов (одна или две цифры); 8 - климатическое исполнение и категория размещения. 1.4 Построение механических характеристик асинхронного двигателя. В каталогах и технических справочниках по асинхронным двигателям, значения пускового и критического моментов заданы в виде отношений этих величин к номинальному моменту двигателя.   (1.1)  (1.2)Для нахождения значений Мпуск и Мmax (Н*м), предварительно определяют номинальный момент двигателя Мн (Н*м) по его номинальной мощности Р (кВт), и номинальной частоте вращения n (об/мин). Номинальный момент двигателя определяют по формуле:  (1.3)По известным из каталога значениям λ, δ, Рн и nн можно построить механическую характеристику асинхронного двигателя. Расчет получается особенно простым, если пользоваться уравнением Клосса:  (1.4)где S – скольжение асинхронного двигателя, Sкр – критическое скольжение асинхронного двигателя  (1.5)где Sн – номинальное скольжение двигателя  (1.6)где n0 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин. Используя уравнение Клосса для любого значения скольжения (для режима двигателя оно находится в пределах 0  (1.7)Используя формулы (1.4), (1.5), (1.6) и (1.7) построим, для примера, естественную механическую характеристику окорочного станка (Рн = 7.5 кВт, с частотой n = 1455 об/мин). Результаты расчетов приведены в таблице 1: Таблица 1 – Результаты расчета естественной механической характеристики
По результатам представленным в таблице 1 построим график механической характеристики двигателя окорочного станка. График представлен на рисунке 1:  Рисунок 1 – Естественная механическая характеристика двигателя окорочного станка: 1 – точка, соответствующая пусковому моменту; 2 – тачка, соответствующая критическому моменту; 3 – точка, соответствующая номинальному моменту; 4 – точка, соответствующая идеальному холостому ходу (М = 0, n0 = 0). Значения пускового и максимального (критического) моментов являются важными при оценке эксплуатационных свойств двигателя. По величине пускового момента определяют способность двигателя преодолевать сопротивление (противодействие) рабочего механизма при троганье с места (пуск). Отношение пускового момента к номинальному  называют кратностью пускового момента, которая находится у двигателей в пределах Кп = 1 – 1,8. Для двигателя окорочного станка кратность пускового момента равна: Отношение максимального момента к номинальному  называют перегрузочной способностью двигателя, которая находится у большинства короткозамкнутых двигателей в пределах Мм = 1,7-2,6. Для двигателя окорочного станка перегрузочная способность равна: 2. Расчет электрической сети. 2.1 Размещение силовых установок цеха. В лесопильном цехе с переработкой отходов лесопиления на технологическую щепу в целях электроснабжения оборудования спроектируем главный распределительный щит (ГРЩ), который будет питать два силовых щита (ЩС-1 и ЩС-2). К ЩС-1 подключены двигатели: окорочного станка (2 кВт) и лесопильных рам (по 6.5 кВт) – 2 шт. К ЩС-2 подключены двигатели: подающего транспортера (2 кВт), транспортеров для отходов (2 кВт) – 2 шт., скипового погрузчика (12 кВт), обрезного станка (12 кВт), ленточного транспортера (2 кВт), навесного рольганга (4 кВт), поперечного транспортера (2 кВт) и рубительной машины (35 кВт). Данная схема размещения силовых установок представлена в приложении В. 2.2 Определение расчетных нагрузок. Одним из основных методов определения расчетных нагрузок, наиболее часто применяемых в практике проектирования, является метод, определяющий расчетную нагрузку по установленной мощности и коэффициенту спроса. Для группы однородных по режиму работы приемников расчетная нагрузка определяется из выражений:  (2.1) (2.2) (2.3)где Рр – расчетная активная мощность, кВт; Кс – коэффициент спроса данной характерной группы приемников; Руст – установленная активная мощность, кВт; Qр – расчетная реактивная мощность, кВАр; cosφ – коэффициент мощности; Sр – расчетная полная мощность, кВА. В кабелях, идущих от секции шин к отдельным крупным приемникам или силовым распределительным шкафам, питающим отдельные приемники или группы приемников, должны учитываться потери активной и реактивной мощности. По нормам эти потери составляют не более 2-х и 3-х % по активной и реактивной мощности соответственно. Тогда формула (2.3) примет вид:  (2.3а)где S’р – расчетная полная мощность с учетом активных и реактивных потерь, кВА; Р’р – расчетная активная мощность с учетом активных потерь, кВт; Q’р – расчетная реактивная мощность с учетом реактивных потерь, кВАр; ΔР – потери активной мощности, кВт; ΔQ – потери реактивной мощности, кВАр  (2.4) (2.5)Коэффициенты спроса и найденные по ним расчетные нагрузки приведены в приложении Г. 2.3 Выбор сечения проводов. Сечения проводов сети низкого напряжения выбирают по двум условиям: по допустимой токовой нагрузке (по нагреву); по потерям напряжения в проводе. Выбор сечений проводов по нагреву осуществляется по расчетному току:  (2.6)где Sр – расчетная полная мощность потребителя, ВА; Uн – номинальное напряжение, В. Расчетный ток для линии, питающей электродвигатели, принимается равным номинальному току электродвигателя:  (2.6а)где Рн – номинальная мощность, кВт; cosφ – номинальный коэффициент мощности; η – коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке. По справочным данным из [2] в зависимости от расчетного тока определяют ближайшее большее стандартное сечение, исходя из того, что Iр ≤ Iдоп , где Iдоп – длительно допустимый ток нагрузки (А). При изменении нагрузки потребителей электроэнергии изменяется величина тока в питающей линии, а, следовательно, и потеря напряжения в ней. Расчет проводят для режима максимальной нагрузки. Допустимые отклонения напряжения в процентах от номинального напряжения сети составляют: На зажимах приборов рабочего освещения в производственных и общественных помещениях 2,5%; На зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления 5%; Для основной массы потребителей электроэнергии (бытовые электроприемники, осветительные установки жилых помещений и т.д.) 5%. Формулы для определения потерь напряжения в электрических линиях получены на основании схем замещения этих линий, а для линий переменного тока – с помощью построения векторных диаграмм и их анализа. Выбор сечения проводов по потере напряжения для трехфазной цепи осуществляется по формуле:  (2.7)где L – длина линии, м; Р – мощность потребителя, Вт; γ - удельная проводимость, м/(Ом•мм2); ΔU – относительные потери напряжения, %; Uн – номинальное напряжение линии, В. Отсюда видно, что применение более высоких напряжений Uн позволяет значительно уменьшать сечения (S) проводов, а, следовательно, экономить проводниковый материал. Для создания силовой сети цеха будем использовать кабели с медными жилами с полихлорвиниловой изоляцией в полихлорвиниловой оболочке пониженной горючести (ВВГнг), которые будут проложены в трубах. Результаты расчетов представлены в приложении Д. |