ЭС механического цеха. Основные направления экономического и социального развития

• Название: Основные направления экономического и социального развития
• Анкор: ЭС механического цеха
• Дата: 26.03.2023
• Размер: 1.23 Mb.
• Имя файла: ЭС механического цеха.docx
• Тип: Документы; #1016594

ВВЕДЕНИЕ

Основные направления экономического и социального развития России на период до 2000 года, предусматривают довести производство электроэнергии до 1840-1880 млрд. кВт/ч; 75 % ее будет преобразовано электрическими двигателями в механическую энергию. Работа любого предприятия или учреждения не возможно без электроэнергии. А при ее правильном расчете, значительно уменьшаются суммарные затраты на электрооборудование напряжением 6-20 кВ. Так как при уменьшении количества ТП (т.е. при увеличении их единичной мощности) уменьшается количество ячеек РУ, и следовательно уменьшаются потери электроэнергии и затраты на электрооборудование.

Электрическая сеть допускает отклонений от заданных значений напряжения в различных точках сети и на зажимах электроприемников у потребителей при разнообразных режимах потребления.

В данной курсовой работе были произведены расчеты электроснабжения механосборочного цеха, расчета заземления ТП методом коэффициента использования, пускозащитной аппаратуры, а так же выбор числа и мощности силовых трансформаторов и сечения питающего кабеля.

1. Краткая характеристика производства и потребителей ЭЭ

Участок механосборочного цеха (УМЦ) предназначен для выпуска передней оси и заднего моста грузовых автомобилей.

Цех является составной частью производства машиностроительного завода.

УМЦ предусматривает производственные, вспомогательные, служебные и бытовые помещения.

УМЦ получает электроснабжение (ЭСН) от собственной цеховой трансформаторной подстанции (ТП), расположенной на расстоянии 1,5 км от подстанции глубокого ввода (ПГВ) завода. Подводимое напряжение - 6, 10 или 35кВ.

ПГВ подключена к энергосистеме (ЭНС), расположенной на расстоянии 8 км.

Потребители ЭЭ относятся к 2 и 3 категории надежности ЭСН.

Количество рабочих смен - 2.

Грунт в районе цеха - глина с температурой +5 °С. Каркас здания сооружен из блоков-секций длиной 6 и 8 м каждый.

Размеры участка А х В х Н =50 х 30 х 9 м.

Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные высотой 4,2 м.

Перечень ЭО участка механосборочного цеха дан в таблице 1.

Мощность электропотребления (Р_эп) указана для одного электроприемника.

Расположение основного ЭО показано на плане (рис. 1).

Таблица 1. Перечень ЭО участка механосборочного цеха

№ на плане	Наименование ЭО	Вариант
		1
		Рэп, кВт
1	2	3
1...3	Наждачные станки	2,2
4...6	Карусельно-фрезерные станки	10
7,8	Вертикально-протяжные станки	14
9...11	Токарные полуавтоматы	20.5
12...14	Продольно-фрезерные станки	25
15, 23	Горизонтально-расточные станки	17,5
16, 17	Вертикально-сверлильные станки	7,5
18, 19	Агрегатные горизонтально-сверлильные станки	17
20,21	Агрегатные вертикально-сверлильные станки	13
22, 29	Шлифовально-обдирочные станки	4
24, 25	Вентиляторы	4,5
26, 27	Круглошлифовальные станки	5
28	Закалочная установка	16
30,31	Клепальная машина	5

Рисунок 1

2. МЕТОДИКА РАСЧЕТОВ
Перед началом расчетов определяем номинальные мощности электроприёмников, группируя их по коэффициенту использования Ки, т.е. электроприёмников, имеющих одинаковый технологический процесс, но неодинаковую мощность. Наименование электроприёмников и их мощности сводим в таблицу 2.

Определяем сменные активную и реактивную мощность однотипных электроприемников за наиболее загруженную смену , . Полученные данные систематизируем и заносим в таблицу 2.

Определяем средний коэффициент использования

Определяем модуль силовой сборки, m как отношение номинальных мощностей электроприемника с максимальной мощностью к электроприемнику с минимальной мощностью. Модуль силовой сборки может быть меньше, больше или равен 3.

Далее необходимо определить коэффициент максимума К_макс., который определяется по коэффициенту использования К_и и эффективному числу электроприемников n_э.

При расчете n_э используем следующие правила:

1. Если тогда эффективное число электроприёмников :

. Если тогда эффективное число электроприёмников равно числу электроприёмников в группе:

. Если тогда эффективное число электроприёмников равно числу электроприемников в группе:

. Если тогда эффективное число электроприёмников равно отношению удвоенного произведения полной номинальной мощности, P_ном., к максимальной мощности одного электроприёмника,

_{ном. max}: ; n_э
Если n_э окажется больше n, то принимают n_э= n.

5. Если тогда эффективное число электроприёмников равно произведению относительно эффективного числа электроприёмников на число электроприёмников в группе:
_*э* ,
где _*э - относительно эффективное число электроприёмников в группе, и определяется по приложению 2 , как:
_*э= ( _*; _*)
где P_* - активная относительная мощность электроприёмников в группе, а n_* - относительно эффективное число электроприёмников в группе.

_*= ,

где n^' - число электроприёмников с единичной мощностью большей или равной половинной максимальной мощности одного электроприёмника в группе:
, _*=
Так как то эффективное число электроприемников рассчитывается по правилу 5.

P_* ; n_*= ;

n_*э- ( _*; _*) находится по справочнику n_*э=0,74; n_э=n_*э*n=0,74*26=19

. Если ; тогда: _э= n

Далее, по таблице приложения 1 определяем коэффициент максимума: ( _э; )

Максимальные мощности определяются по следующим формулам:

активная: ; реактивная определяется в зависимости от количества электроприемников в группе: при , при ; полная .Максимальный расчетный ток рассчитывается по формуле:

Результаты полученные при расчете, указаны в таблице 2

Расчеты производил при помощи офисной программы «Microsoft Exsel.»
. ВЫБОР ПУСКОЗАЩИТНОЙ АППАРАТУРЫ

Для защиты сетей электрооборудования от короткого замыкания и перегрузок применяют защиту, осуществляемую автоматическими выключателями с тепловыми и комбинированными расцепителями и магнитными пускателями со встроенными в них тепловыми реле, а также специальную встроенную температурную защиту. Для быстрого и надежного отключения поврежденного электрооборудования нужно, чтобы ток к. з. имел достаточную величину, а для этого сопротивление петли «фаза-нуль» должно быть малым. Поэтому проводимость фазных и PE-проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус возникал ток к. з.. обеспечивающий время автоматического отключения питания, не превышающее значений, указанных в ПУЭ.
Уставка автоматического выключателя и номинальный ток контактора выбирается по номинальному току электроустановки (электродвигателя). Номинальный ток электродвигателя определяется приближенно по формуле: , А. Сечение питающего кабеля определяется по плотности тока: для алюминиевого кабеля А/мм², для медного кабеля А/мм².

Автоматические выключатели выбираются из следующего ряда:

, 10, 16, 25, 40, 50, 63, 80, 100, 120, 160, 200, 250, 300, 400, 500 и 600 ампер. Контакторы выбираются из следующего ряда:

, 16, 25, 32, 40, 60, 80, 100, 160, 250, 400 и 630 ампер.

Сечение кабеля выбираются из следующего ряда:

,5, 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150, 185 и 240 мм².

Результаты полученные при расчете занесены в таблицу 3
Таблица 3

Наименование позиции	Рном, кВт	Iном, А	Авт. выключатель (А)	Контакторы (А)	Сечение кабеля ВВГ, мм2
Наждачные станки	2,2	4,4	6	-	1,5
Карусельно-фрезерные станки	10	20	25	-	4
Вертикально-протяжные станки	14	28	40	-	6
Токарные полуавтоматы	20,5	41	50	-	10
Продольно-фрезерные станки	25	50	63	-	10
Горизонтально-расточные станки	17,5	35	40	-	10
Вертикально-сверлильные станки	7,5	15	16	-	4
Агрегатные горизонтально-сверлильные станки	17	34	40	-	10
Агрегатные вертикально-сверлильные станки	13	26	40	-	6
Шлифовально-обдирочные станки	4	8	10	-	2,5
Вентиляторы	4,5	9	10	10	2,5
Круглошлифовальные станки	5	10	16	-	2,5
Закалочная установка	16	32	40	-	10
Клепальная машина	5	10	16	-	2,5

. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ И СЕЧЕНИЯ ПИТАЮЩЕГО КАБЕЛЯ
Правильный выбор числа, мощности и типа трансформаторов производится при следующих условиях:

- Категории надежности электроснабжения потребителей,

- Компенсации реактивных нагрузок на напряжение до 1кВ,

- перегрузочной способности трансформаторов в нормальном и аварийных режимах;

- шага стандартных мощностей;

- экономичных режимов работы трансформаторов в зависимости от графика нагрузки.
В соответствии с ГОСТ 14209-85 и 11677-75 цеховые трансформаторы имеют следующие номинальные мощности: 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА. В настоящее время цеховые ТП выполняются комплектными (КТП) и во всех случаях, когда этому не препятствуют условия окружающей среды и обслуживания, устанавливаются открыто.
Однотрансформаторные подстанции рекомендуется применять при наличии в цехе (корпусе) приемников электроэнергии, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складского» резерва, или при резервировании, осуществляемом по линиям низшего напряжения от соседних ТП, т. е. они допустимы для потребителей III и II категорий, а также при наличии в сети 380-660 В небольшого количества (до 20%) потребителей I категории.

В соответствии с ГОСТ 14209-85 и 11677-75 цеховые трансформаторы имеют следующие номинальные мощности: 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600, 2500 кВА. В настоящее время цеховые ТП выполняются комплектными (КТП) и во всех случаях, когда этому не препятствуют условия окружающей среды и обслуживания, устанавливаются открыто. Выбор мощности трансформаторов производится исходя из рациональной их загрузки в нормальном режиме и с учетом минимально необходимого резервирования в после аварийном режиме.

При этом номинальная мощность трансформаторов S_ном,т определяется по средней нагрузке S_{ср,макс} за максимально загруженную смену


электроприёмник кабель трансформатор замыкание

где N - число трансформаторов;

К_з - коэффициент загрузки трансформатора.

Так как предприятие относится к 2-й категории то коэффициент загрузки трансформатора равен Кз=0,75÷0,8

Сечение кабелей для питания трансформаторов выбирается по номинальному току трансформатора:
,А
Определим номинальную мощность трансформаторов

S_nom,t = = 108кВА

Исходя из расчета выбираем трансформаторную подстанцию с двумя трансформаторами мощностью по 160кВА. (ТМ160/10/0,4)

Сечение кабелей для питания трансформаторов выбираем по номинальному току трансформатора:

I_nom.t= = 15,6 A;

Из стандартных значений выбираем питающий кабель 16 мм²

Для питания трансформатора выбираем кабель АСБ 3 х 16 мм .
. Расчет заземления ТП методом коэффициента использования

При начале расчётов заземления необходимо установить сопротивление заземляющего устройства, R_з.

Согласно ПУЭ устанавливают необходимое сопротивление заземляющего устройства, R_з, с учётом сопротивления грунта, ρ (при отсутствии естественного заземлителя):

Если ρ_гр. , тогда ;

Если ρ_гр ,тогда , где - сопротивление

Далее определяют сопротивление растеканию искусственного заземлителя, R_и, земле:

Далее расчёт ведётся по R_и.

Определяют удельное сопротивление грунта, ρ, по таблице 63. Из последнего определяется вид заземлителя.

При производстве расчётов эти значения должны умножаться на коэффициент сезонности, k_с, зависящий от климатической зоны и вида заземлителя (определяется по таблице 64,).

Расчётное удельное сопротивления грунта для вертикальных заземлителей определяется по формуле: ,

а для горизонтальных заземлителей:

Далее определяем сопротивление растеканию одного вертикального заземлителя земле, R_в:

где t' - расстояние от середины электрода до поверхности земли, l - длина электрода, d - толщина электрода или его диаметр.

R_в можно вычислить по упрощённым формулам:

1) Для уголка 50×5, ;

) Для уголка 60×5, ;

) Для уголка 75×8, ;

) Для кругляка d 60 мм, .

С учётом размеров и формы здания располагаем вертикальные заземлители в ряд или по контуру здания и предварительно определяем число вертикальных заземлителей n_в.

, где n_в=КПД.
Количество вертикальных заземлителей для определения η можно принять:
.
При устройстве простых заземлителей в виде короткого ряда вертикальных электродов, расчёт на этом заканчивается.
При расчёте больших заземлителей, целесообразно учитывать сопротивление горизонтального электрода (соединительной полосы). Для этого на площади установки заземлителя размечают установку вертикальных заземлителей и определяют длину соединительной полосы, l_гор.:
,
где а - расстояние между электродами.

Обычно принимают:

Определяем сопротивление горизонтального электрода (соединительной полосы)



Для полосы шириной b, принимают d=0.5b.
Действительное сопротивление горизонтального заземлителя, , где КПД определяется по табличным данным.

При заключении расчётов устанавливают точное R_в, с учётом горизонтального электрода:

Также определяется уточнённое количество вертикальных электродов и округляется до целого значения в сторону увеличения:

Расчет контура заземления, так же рассчитывается при помощи программы «ЭЛЕКТРИК». Для этого необходимо ввести исходные данные, (рисунок 2), после того как все данные внесены нужно указать на «Расчет», программа выдаст расчетные данные (рисунок 3) сохранить и копировать в «Microsoft Office Word»


6. МЕРОПРИЯТИЯ ПО ТЕХНИКЕ БЕЗОПАСНОСТИ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Надежная и безопасная эксплуатация электрических сетей и электроустановок различного назначения во многом зависит от знания обслуживающим персоналом нормативно-технических документов, регламентирующих устройство и требования безопасного обслуживания, схем установок, умения быстро в них ориентироваться и при необходимости своевременно и квалифицированно устранять аварийные ситуации. В связи со значительным ростом потребления электрической энергии в быту и появлением электрооборудования, ранее не использовавшегося в широких масштабах, создается дополнительная реальная угроза повышения опасности поражений электрическим током. Оборудование, движущиеся части которого не просматриваются полностью с места пуска (агрегатные установки, транспортеры, конвейеры и т.п.), должно иметь предупредительную светозвуковую сигнализацию и приспособления для его установки с нескольких мест (например, протянутые вдоль транспортера трос, соединенный с выключателем, кнопки «стоп» и т.п.). Расстояние между местами для остановки не должно превышать 15 м.

При наличии у агрегатов и поточных линий пусковых устройств для отдельных механизмов должна применяться блокировка, исключающая возможность пуска этих механизмов с других мест.

Кнопки, ручки, штурвалы, маховички и другие органы управления оборудованием должны быть окрашены в определенные цвета и иметь четкие и понятные надписи или символы о их назначении.

Рукоятки (штурвалы) управления станками должны надежно фиксироваться в установленном положении и иметь покрытие из материала с низкой теплопроводностью. Педали станков должны быть устроены так, чтобы исключалось случайное или произвольное их включение и иметь шероховатую или рифленую поверхность.
Ширина педали должна быть не менее 80 мм., а длина ее от упора - 110 мм. Возвышение педали над уровнем пола перед включением не должно превышать 120 мм., а прижатие ее после включения - 60 мм. Усилие при нажатии на педаль не должно превышать: при положении рабочего сидя - 2,7 кг, стоя - 3,5 кг.

Каждый агрегат, станок, транспортер должен иметь сетевой вводный выключатель.

Расположение органов управления (рукояток, маховичков, кнопок) должно быть удобным и безопасным для пользования и гарантировать минимум переходов у оборудования или механизма.

При кнопочном включении и выключении оборудования и механизмов кнопки включения должны быть утоплены в гнездах пусковой коробки. Кнопки остановки должны быть красного цвета, иметь надпись «стоп» и выступать из гнезда.

Пульт дистанционного управления оборудованием следует размещать так, чтобы его приборы и кнопки находились в удобном и безопасном для обслуживания месте.

Пульт не должен мешать наблюдению за ходом технологического процесса и выполнением операций.

Все станки, машины, механизмы и транспортерные устройства как стационарные, так и переносные могут приводиться в действие и обслуживаться только теми работниками, которым администрацией поручена работа на данном оборудовании. Все рабочие должны быть ознакомлены с паспортами обслуживаемого ими оборудования и правилами его технической эксплуатации.

Электробезопасность.

Устройство и эксплуатация электротехнических установок и оборудования должны производиться в соответствии:

«Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей»

«Правила устройства электроустановок»

«Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей».

Обязанности и ответственность административно-технического персонала предприятия по охране труда

На административно-технических работников предприятия (организации) возложена ответственность за надлежащее состояние производственной санитарии. Их обязанности:

Осуществление комплексных мероприятий, направленных на оздоровление условий труда, на предупреждение производственного травматизма, на снижение общей и профессиональной заболеваемости.

Обеспечение нормальных и безопасных условий труда в соответствии с требованиями санитарных норм и правил техники безопасности при разработке на предприятии новых сооружений и установок или при реконструкции существующих.

Ввод в эксплуатацию новых или реконструированных цехов, участков, опытных установок производить только после приемки их комиссией, в состав которой должны входить представители службы ТБ, Государственной санитарной инспекции, технической инспекции профсоюза и других органов надзора.

Организация планомерного внедрения новых, более безопасных производственных процессов; обновление устаревшего оборудования, замена его оборудованием, обеспечивающим требования системы стандартов безопасности труда.

Указывать в технологических картах производственных процессов безопасные способы выполнения операций, применения соответствующей оснастки, ограждений и защитных средств.

Производить регулярные обследования производственных цехов и участков, выявлять имеющиеся нарушения правил ТБ и производственной санитарии, принимать меры по их устранению.

Регулярно производить анализ воздушной среды, измерение уровня производственных шумов и вибраций и при несоответствии их санитарным нормам применять меры к их снижению.

Обеспечивать освещенность рабочих мест, проездов и проходов в соответствии с требованиями норм.

Своевременно производит планово-предупредительный ремонт производственного оборудования и вентиляционных установок, содержать в исправном состоянии внутризаводской транспорт, обеспечивать его безопасную эксплуатацию.

Разрабатывать инструкции по ТБ и обеспечивать ими всех рабочих, вывешивать на участках работы необходимые плакаты и предупредительные надписи по ТБ.

Своевременно и качественно производить инструктаж рабочих и инженерно-технического персонала по безопасным приемам труда. Обеспечивать рабочих спецодеждой, спецобувью и другими индивидуальными защитными средствами, организовать по действующим нормам спецпитание для вредных профессий, обеспечивать работающих питьевой водой.

Организовывать медицинский осмотр всех вновь поступающих на предприятие работников, работа которых связана с повышенной опасностью или вредными условиями труда.

Следит за выполнением установленных технологических процессов и инструкций по ТБ.

Производить своевременное обучение и аттестацию рабочих и инженерно-технических работников, связанных с работой, характеризуемой повышенной опасностью.

Строго соблюдать законодательство по режиму рабочего времени и отдыха и охраны труда подростков и женщин.

В правилах устройства электроустановок (ПУЭ) изложении ряд требований к проектированию и монтажу электроустановок, выполнение, которых обеспечивает безопасность людей в отношении поражения электрическим током, их пожаро- и взрывобезопасность, а также надежность безаварийность в производственных помещениях.

Поражения людей электрическим током могут быть вследствие следующих причин:

а) случайное прикосновение или опасное приближение к токоведущим частям, находящиеся под напряжением;

б) поражение пламенем электрической дуги при коротком замыкании либо при разрыве цепи питания под напряжением;

в) прикосновение к конструктивным нетоковедущим металлическим частям электрооборудования, нормально не находящимся под напряжением, но оказавшиеся под напряжением вследствие повреждения изоляции токоведущих

Опасность поражения людей электрическим током существенно зависит от конструкции электрической сети, рода тока, рабочего напряжения, режима нейтрали источника питания. Состояния изоляции. Ограждения, блокировки и другого. При рассмотрении защитных мер против поражения электрическим током применяются ряд специальных терминов и определений, принятых ПУЭ. В частности к ним относят:

замыкание на землю - называется случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или с нетоковедущими конструкциями, или предметами, не изолированными от земли. Случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки называется замыкание на корпус,

током замыкания на землю называется ток, проходящий через место замыкания в землю,

напряжением относительно земли называется напряжение относительно точки земли, находящейся вне зоны растекания тока,

напряжением прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи тока замыкания на землю, который одновременно касается человека,

напряжением шага, или шаговым напряжением, называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися друг от друга на расстоянии нага, на которых одновременно стоит человек.

7. Приложение
Приложение1