Методические указания к курсовому проектированию по курсу Проектирование систем электрификации идипломному проектированию по курсу
 Скачать 3.43 Mb.
|
|
9.4 Определение допустимого числа включений в час Время цикла tЦИКЛА=tПАУЗЫ+tРАБ и число включений электродвигателя в час h связаны соотношением: tЦИКЛА= 3600 /h. (9.46) Число включений в час определяется из выражения:  , (9.47)где =tРАБ / tЦИКЛА – продолжительность включения; АПУСК = tУ m С / ТМ количество энергии, рассеиваемое электродвигателем массой m в cекунду в окружающую среду при пуске при нагреве до установившейся температуры tУ; АТОРМ = tУ m С / ТМ количество энергии, рассеиваемое электродвигателем массой m в секунду в окружающую среду при торможении при нагреве до установившейся температуры tУ; С теплоемкость электрической машины. Если машина в установившемся режиме работает в номинальном режиме, то выражение (158) упрощается:  (9.48)9.5 Определение мощности электропривода при длительном режиме работы и постоянной нагрузке 1. Металлорежущие станки, мощность Р [ Вт ]:  ; (9.49)где РРЕЗ = КРЕЗ Sсопротивление резанию [ Н ]; КРЕЗ коэффициент резания [ Н / мм2 ]; Sплощадь резания [ мм2 ]; Vскорость резания [ м / с ]; КПД станка (строгальные и долбежные станки 0,6, токарные сверлильные и фрезерные станки 0,7.). 2. Центробежные насосы, мощность Р [ Вт ]:  ; (9.50)где Qрасход перекачиваемой жидкости [ м3 / с ]; Н напор [ м ]; γудельный вес перекачиваемой жидкости [ Н / м3 ]; КЗкоэффициент запаса, учитывающий возможные перегрузки (Р 1 кВт КЗ = 1,3; 2 Р 5 КЗ = 1,15 1,20; 5 Р 50 КЗ = 1,1 1,15; Р 50 КЗ = 1,05 1,1). 3. Центробежный вентилятор, мощность Р [ Вт ]:  ; (9.51)где Qрасход перекачиваемого газа [ м3 / с ]; Н напор (разрежение) [ м ]; КЗкоэффициент запаса, учитывающий возможные перегрузки (Р 1 кВт КЗ = 2; 1 Р 2 КЗ = 1,5; 2 Р 5 КЗ = 1,25; Р 5 КЗ = 1,1 1,15). В КПД вентилятора (малые вентиляторы 0,3 0,5, большие вентиляторы 0,4 0,7). 4. Грузоподъемные машины механизм подъема груза, мощность Р [Вт]:  ; (9.52)где Gвес транспортируемого груза [ Н ]; G ГЗПвес строп и грузозахватного приспособления [ Н ]; Vскорость перемещения груза [ м / с ]; КПД редуктора. Найденную мощность проверяют в режиме пуска, для чего находят массу груза m[ кг ] = [ Н с2 / м ], деля (G+ GГЗП) на ускорение свободного падения g = 9,81[ м / с2 ]:  ; (9.53)затем находят ускорение а [ м / с2 ] перемещения груза за времяt [ с ]:  ; (9.54)и усилие F [ Н ], создающее это ускорение: F = m а ; (9.55) после чего определяют динамическое приращение мощности РДИН [Вт]::  ; (9.56)находят перегрузку машины = Р : = Р = [(Р + РДИН) / Р ]; (9.57) и по справочным данным на двигатель определяют ее допустимость. Если перегрузка машины превышает допустимые значения, требуемую номинальную мощность РНОМ машины определяют из выражения: РНОМ [(Р + РДИН) / (МПУСК) ]; (9.58) где (МПУСК) = (МПУСК / МНОМ) пусковой момент в относительных единицах по справочным данным на электрические машины. механизм передвижения тележки, (и) моста, мощность Р [Вт]:   ; (9.59)где GТ+МГЗП вес тележки, моста (тележки и моста) и ГЗП [ Н ]; D диаметр колеса передвижения тележки, моста [ м ]; d диаметр цапфы тележки, моста [ м ]; КАЧ коэффициент трения качения колеса тележки, моста (для обкатанных колес КАЧ= 0,05, для необкатанных КАЧ= 0,1 ; С= 0,1 коэффициент трения скольжения в подшипниках скольжения колеса тележки, моста; КР коэффициент трения скольжения реборды колеса о рельс (для тажелых кранов КР= 1,4, для прочих КР= 1,25). Полученную мощность также проверяют по режиму пуска, как и для механизма подъема. 5. Непрерывный транспорт ленточный транспортер, мощность Р [кВт]:  ; (9.60)где А и В табличныекоэффициенты холостого хода транспортерных лент и груза, С табличный коэффициент на сбрасыватель (таблица 9.6); L1 мерная длина транспортера между осями барабанов [ м ]; L2 расстояние перемещения груза [ м ]; Q производительность транспортера [ кг / с ]; Н высота подъема груза [ м ]; К1 коэффициент, учитывающий потери на трение ленты о ролики (при L1 15 [ м ] К1 =1,2; при 15 L1 30 [ м ] К1 =1,1; при 30 L1 45 [м] К1 =1,05; при L1 45 [ м ] К1 =1,0); К2 (1,25 1,50) коэффициент, учитывающий потери при пуске. Таблица 9.6 – Зависимость коэффициентов А, В и С от ширины b ленты
Примечание: 1. Коэффициенты приведения А и В приведены для подшипников скольжения. Для подшипников качения значение коэффициентов А и В снижаются в 2 раза. 2. При сбрасывателе в форме волнореза коэффициент С уменьшается в 2 раза. Имеется приближенная формула расчета горизонтального ленточного транспортера, мощность Р [кВт]::  ; (9.61)где коэффициент трения подшипников (для подшипников скольжения = 0,1, для подшипников качения - = (0,01 0,05). скребковые транспортеры и шнековые конвейеры (стокеры), мощность Р [кВт]:  ; (9.62)где WC табличный коэффициент (таблицы 9.7, 9.8) сопротивления перемещению транспортируемого материала. Для приближенного расчета мощности Р [ Вт ] привода черпаковых транспортеров и норий производительностью Q [ кг / с ] при подъеме на высоту Н [ м ] используется выражение:  ; (9.63)где коэффициент полезного действия редуктора. Таблица 9.7 – Коэффициент сопротивления WC перемещению малоабразивного материала (уголь, поваренная соль) скребковым транспортером
Таблица 9.8 – Коэффициент сопротивления перемещению WC шнековым транспортером
6. Дробилки челюстные (щековые), мощность Р [ кВт ] :  ; (9.64)где b длина рабочего зева [ м ]; D, d диаметр сырья и продукта [ м ]; n число двойных качаний щеки дробилки в минуту; Е модуль Юнга сырья [ Па ] (камень Е 4,5 10 6 [ Па ]); В временное сопротивление камня сжатию [ Па ]. Практически щековые дробилки требуют от 0,75 до 2 кВт на 1 м3 в час производительности. 7. Цилиндрические сортировки, мощность Р [ кВт ] : Р = 22,2 Q /106 . (9.65) где Q производительность сортировки [ м3 / с ]. 10 Заземление Заземление – совокупность заземлителя и заземляющих проводников. Замыкание на землю – случайное электрическое соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с конструктивными частями или с землей. Замыкание, возникшее в машинах, аппаратах и линиях на заземленные конструктивные части электроустановок называется замыканием на корпус электроустановки. Нейтраль, не подключенная к заземляющим устройствам называется изолированной. Электроустановки с изолированной нейтралью применяют при повышенных требованиях безопасности – в детских учреждения, школах, больницах… Во всех случаях в этих электроустановках (напряжением до 1000 В) для заземляющих проводников не требуется применять для стали сечения более 100 [мм2], для меди – 35 [мм2], для алюминия 25 [мм2]. В сетях напряжением до 1000 В глухое заземление нейтрали имеет преимущественное применение, а для четырехпроводных и пятипроводных сетей переменного тока и трехпроводных постоянного – обязательным. В электроустановках напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью обязательна металлическая связь корпусов электроприемников с заземленной нейтралью электроустановки. Минимальные сечения заземляющих проводников приведены в таблице 10.1. Таблица 10.1 – Минимальные сечения S [мм2] стальных заземляющих проводников
10.1 Системы заземления До 1995 г. в России электроустановки напряжением до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью выполнялись четырехпроводными: три фазы и нулевой проводники, нейтраль трансформатора или другого источника питания присоединялась к земле (заземляющему устройству) через малое сопротивление. Нулевой проводник соединялся с нейтралью трансформатора и выполнял функции нулевого рабочего и нулевого защитного проводников. По принятым в настоящее время стандартам такая система заземления относится к системе TN-C с PEN проводником. Система TN-C получила широчайшее распространение в промышленных, городских и сельских сетях благодаря своему основному преимуществу наличию двух стандартных напряжений: фазному и линейному. Данная система заземления достаточно проста, экономична, но формально не обеспечивает должный уровень электробезопасности . С середины 90-х годов в качестве государственных стандартов были приняты международные стандарты [МЭК 364 (ГОСТ Р 50571—94)], требования которых включены в ПУЭ. Новый стандарт внес существенные изменения в системы электроснабжения жилых, общественных, административных и бытовых зданий, для которых стандарт запретил использовать систему заземления TN-C. Вместо нее были предложены новые системы: TN-C-S и TN-S, в которых нулевой рабочий и нулевой защитный проводники во всей сети или в ее части работают раздельно, что увеличивает стоимость распределительных сетей в 1,5 – 2 раза, не повышая ее электробезопасности (особенно в детских садах, школах, музеях, театрах, где доступ к токоведущим частям очень сильно ограничен, тем более, что лишние контакты на ответвления к рабочей нейтрали надежности не прибавляют). Типы систем заземления. ГОСТ Р 50571.2-94 (МЭК 364-3-93) предусматривает три типа систем заземления электрических сетей: TN, ТТ, IT. Система TN в зависимости от устройства нулевого рабочего и нулевого защитного проводников разделяется на три вида: TN-C, TN-C-S и TN-S. В обозначении системы заземления первая буква (I или Т) определяет тип заземления нейтрали трансформатора. Буква «I» означает, что нейтраль трансформатора изолирована от земли или связана с землей через сопротивление или разрядник. Буква «Т» указывает на прямую связь по меньшей мере одной точки сети (нейтрали трансформатора) с землей. Вторая буква обозначения системы заземления электрических сетей характеризует связь с землей открытых проводящих частей электроустановки нетоковедущих частей, доступных к прикосновению, которые могут оказаться под напряжением при нарушении изоляции токоведущих частей. Буква «Т» означает прямое соединение открытых проводящих частей электроустановки с землей без связи их с нейтралью трансформатора. Буква «N» указывает на прямое соединение открытых проводящих частей электроустановки с заземленной нейтралью посредством PEN или РЕ проводников. Последующие буквы характеризуют устройство нулевого защитного и нулевого рабочего проводников. Буква «С» означает, что функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников объединены в одном проводнике (PEN проводнике), буква «S» — функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников обеспечиваются раздельными проводниками. В системах заземления используются следующие нулевые проводники: N проводник — нулевой рабочий проводник, который служит для питания однофазных электроприемников и для подключения к нему нулевых точек трехфазных электроприемников; РЕ проводник — нулевой защитный проводник, соединяющий зануляемые части (корпуса) электроприемников с заземленной нейтралью трансформатора или генератора в сетях переменного трехфазного тока; PEN проводник выполняет функции РЕ проводника и N проводника. PEN проводник присоединяется к заземленной нейтрали вторичной обмотки трансформатора или генератора, может иметь повторное заземление в других точках сети. Назначение нулевых рабочих и защитных проводников в соответствии с требованиями МЭК 617-И. Нулевой рабочий проводник (N) – нейтраль в электропроводках зданий и сооружений, выполненных до 1990 г. Нулевой защитный проводник (РЕ) – в электропроводках зданий и сооружений, выполненных до 1990 г. ответвление от нейтрали, подключенное к защитному контакту евророзеток. Совмещенный нулевой рабочий и нулевой защитный проводник (РЕN) – нейтраль в электропроводках, выполненных до 1990 г. В TN системе нейтраль трансформатора (или другого источника питания) глухо заземлена (соединена с землей в одной или нескольких точках), а все доступные прикосновению открытые проводящие части электроустановки соединяются с заземленной точкой с помощью PEN или РЕ и N проводников. Проводимость PEN проводника, идущего от нейтрали трансформатора или генератора, должна быть не менее 50 % проводимости фаз. В качестве N проводника следует использовать дополнительную жилу провода или кабеля (четвертая жила в сетях переменного трехфазного тока). В качестве защитных проводников (PEN и РЕ проводников) должны быть в первую очередь использованы специально предусмотренные для этой цели проводники, в том числе жилы кабелей, изолированные провода в общей оболочке с фазными проводами, стационарно проложенные неизолированные или изолированные проводники. В качестве PEN или РЕ проводников между нейтралью и щитом распределительного устройства следует использовать: при выводе фаз шинами — шину на изоляторах; при выводе фаз кабелем (проводом) — жилу кабеля (провода). Допускается использовать в качестве PEN и РЕ проводников проводники, конструкции и элементы, если они обеспечивают непрерывность цепи заземления и удовлетворяют нормативным требованиям: алюминиевые оболочки кабелей; металлические конструкции и опорные конструкции шинопроводов; стальные трубы электропроводок; металлические конструкции зданий или сооружений (фермы, колонны); арматуру железобетонных конструкций и фундаментов зданий; металлические стационарные открыто проложенные трубопроводы всех назначений, кроме трубопроводов горючих и взрывоопасных веществ и смесей, канализации и центрального отопления. Система TN-C это система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на всем ее протяжении (рисунок 10.1). В настоящее время система TN-C основная в питающих и распределительных сетях низкого напряжения промышленных предприятий. В четырехпроводных сетях трехфазного тока заземление нейтрали обязательно. Открытые проводящие части электроустановки должны быть электрически соединены с заземленной нейтралью трансформатора или генератора: в сетях переменного тока должно быть выполнено зануление. Заземление корпусов электроприемников без их зануления недопустимо. Зануление предназначено для создания цепи короткого замыкания с малым сопротивлением при пробое одной из фаз на корпус электроустановки для обеспечения безопасности обслуживающего персонала.
В системе TN-C предусматриваются устройства защиты от сверхтоков (коротких замыканий, перегрузок). Устройства защиты, реагирующие на дифференциальный ток (устройства защитного отключения — УЗО), как правило, не предусматриваются из-за неэффективности их применения (более эффективен постоянный контроль наличия нуля). Система TN-C-S является комбинацией систем TN-C и TN-S, в которой PEN проводник используется только в сети общего пользования. В какой-то точке сети PEN проводник разделяется на два проводника: РЕ и N проводники (рисунок 10.2). После точки разделения РЕ и N проводники объединять запрещается, N проводник изолируется от корпуса, предусматриваются раздельные зажимы или шины для РЕ и N проводников. Разделение PEN проводника в системе TN-C-S обычно осуществляется на вводе в электроустановку (в здание). В точке разделения PEN проводник заземляется на повторный контур заземления. Стандарты предъявляют следующие требования к PEN проводнику в системе TN-C-S: площадь сечения медного проводника должно быть не менее 10 мм2 а алюминиевого не менее 16 мм ; . часть электроустановки с PEN проводником не должна быть оснащена устройствами УЗО, реагирующими на дифференциальный ток. Устройства защитного отключения в системе могут быть установлены только после разделения PEN проводника со стороны электроприемников. Система TN-C-S является наиболее перспективной для практического применения, так как она формально позволяет обеспечить более высокий уровень электробезопасности по сравнению с системой TN-C и не требует проводить реконструкцию существующей электрической сети. Тем не менее, появление дополнительных контактов не повышает надежность защиты.  L1L2 РУ L3 PEN PE N | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
L1