Электрооборудование и электроснабжение механического цеха. Проекта Электрооборудование и электроснабжение механического цеха

• Название: Проекта Электрооборудование и электроснабжение механического цеха
• Анкор: Электрооборудование и электроснабжение механического цеха
• Дата: 20.10.2022
• Размер: 0.87 Mb.
• Имя файла: Kursovaya_TEO-453_sorokin_1.docx
• Тип: Курсовой проект; #743586
• страница: 2 из 3

По расчетному току определяем допустимый ток

I_доп.= , (7.23)

где Iр. – расчетный ток, А;

К1 – коэффициент зависящий от числа рядом работающих кабелей [таблица 4]

К2 – коэффициент учитывающий влияние температуры окружаю среды [таблица 5]

I_доп.= =138,75

3. 
   Рассчитываем потери напряжения:
   

ΔU%= (7.24)

r₀= (7.25)

где Y – удельная проводимость, км/Ом мм²;

q – сечение одной жилы кабеля, мм²;

r_о – удельное сопротивление, Ом/км;

L – длина кабеля, км;

U_ном – номинальное напряжение, В;

x_о – удельное реактивное сопротивление, Ом/км;

cosφ – коэффициент мощности;

I_р – расчетный ток

t = 20˚

Учитывая поправочные коэффициенты К1 и К2, производим расчет по формулам. По таблице 6 выбираем марку кабеля, по допустимому току выбираем сечение кабеля (таблица 7) и результаты сводим в таблицу 3.3

ΔU%= = 0,2

r₀= =7,04

Таблица 7.3 – Выбор сечения проводов, кабелей

Наименование	Iр,А	Марки	L,м	ΔU%	К1	К2
РП-6			5
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	26	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	32	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	39	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	45	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	51	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	57	0,2	1	1,04
РП-5			2
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	41	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	47	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	54	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	61	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	68	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	76	0,2	1	1,04
РП-8			21
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	28	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	34	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	41	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	48	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	55	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	63	0,2	1	1,04
РП-7			17
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	30	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	37	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	43	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	50	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	57	0,2	1	1,04
Станок токарный	144,3	СБГ 1(4x50)	65	0,2	1	1,04
Калорифер	144,3	СБГ 1(4x50)	4		1	1,04
Калорифер	144,3	СБГ 1(4x50)	5		1	1,04
Печь сопротивления	189,9	СБГ 1(4x70)	26		1	1,04
Печь сопротивления	189,9	СБГ 1(4x70)	9		1	1,04
Вентилятор	36,08	СБГ 1(4x10)	3		1	1,04
Вентилятор	36,08	СБГ 1(4x10)	3		1	1,04
Вентилятор	36,08	СБГ 1(4x10)	3		1	1,04
Вентилятор	36,08	СБГ 1(4x10)	3		1	1,04
Кран электрический	43,3	СБГ 1(4x10)	5		1	1,04
Кран электрический	43,3	СБГ 1(4x10)	5		1	1,04

1. 
   Выбор шин
   

Основными достоинствами шинопроводов являются:

1. 
   экономия цветных металлов;
   
2. 
   скоростной монтаж;
   
3. 
   гибкость в эксплуатации;
   
4. 
   простота и надежность осмотра в условиях эксплуатации
   

Для надежного и бесперебойного питания потребителей электроэнергией выбираем магистральную схему, выполненную алюминиевыми шинами, проложенными по изоляторам, прикрепленным к фермам и колоннам цеха, защищенную коробом из перфорированных листов, предотвращающих случайное прикосновение к шинам и попадание на них посторонних предметов.
I_р= (7.26)
где I_р-расчетный ток, А;

Р-сумма мощностей электроприемников питающихся от данного участка цепи, кВт;

U_ном-номинальное напряжение, В;

cos_ср –средний коэффициент мощности.

I_р= ШМА-1, ШМА-2

По результатам расчетов выбираем шины (таблица 8) и данные расчетов сводим в таблицу (7.4)
Таблица 7.4 – Выбор шин

ШМА	Iдоп, А	h B, мм	L, м
1	2482,6	1030	40
2	2482,6	1030	40

7. 
   Выбор защитных аппаратов
   

При эксплуатации электрических сетей длительные перегрузки проводов и кабелей, а также короткие замыкания вызывают повышение температуры токопроводящих жил. Это приводит к преждевременному изнашиванию их изоляции, вследствие чего может произойти пожар, а также поражение людей электрическим током.

Для предохранения от чрезмерного нагрева проводов и кабелей применяют плавкие предохранители, автоматические выключатели и тепловые реле, встраиваемые в магнитные пускатели.

1. 
   Выбор предохранителей
   

Плавкие предохранители применяют в основном для защиты потребителей от токов короткого замыкания.

1. 
   Определяем номинальный ток для каждого потребителя:
   

I_ном= , (8.27)

где Р_ном – номинальная мощность приемника, кВт;

U_ном – номинальное напряжение, кВ;

сosφ – коэффициент мощности.

I_ном= = 144,3 Станок токарный

I_ном= = 43,3 Кран электрический

I_ном= = 36,08 Вентиляторы

I_ном= = 144,3 Калориферы

I_ном= = 189,9 Печь сопротивления

2. 
   Определяем пусковой ток:
   

I_пус = 5  I_ном , (8.28)

I_пус = 5  144,3 = 721,5 Станок токарный

I_пус = 5  43,3 = 216,5 Кран электрический

I_пус = 5  36,08 = 180,4 Вентиляторы

I_пус = 5  144,3 = 721,5 Калориферы

3. 
   Производим расчет тока плавкой ставки предохранителя:
   

I_{пл вс} = (8.29)

I_{пл вс =} = 288,6 Станок токарный

I_{пл вс =} = 135,3 Кран электрический
I_{пл вс =} = 288,6 Калорифер

I_{пл вс =} = 72,16 Вентилятор
где I_пус – пусковой ток, А;

k – коэффициент снижения пускового тока, который при легком пуске принимается равным-2,5, а при тяжелом пуске-1,6.

По результатам расчета, исходя из тока плавкой вставки, выбираем тип предохранителя [таблица 9]. Результаты сводим в таблицу 8.5


Таблица 8.5 – Выбор предохранителей

Наименовани ЭП	Количество шт	Iном Одного ЭП	Iпус Одного ЭП	Iпл.вст. Одного ЭП	К	Тип предохранителя
Станок токарный FU1-FU24	24	144,3	721,5	288,6	2,5	ПР2-350-300
Кран электрический	2	43,3	216,5	135,3	1,6	ПР2-200-160
Вентилятор	4	36,08	180,4	72,16	2,5	ПР2-100-80
Калорифер	2	144,3	721,5	288,6	2,5	ПР2-350-300
Печь сопротивления	2	189,9	-	-		ПР2-200-200

2. 
   Выбор автоматов
   

Автоматические выключатели предназначены для замены рубильников и предохранителей, обеспечивают быструю и надежную защиту проводов и кабелей сетей от токов перегрузки и короткого замыкания. Разделяются на регулируемые и нерегулируемые. У нерегулируемых выключателей отсутствует приспособление для регулирования уставки расцепителей в процессе монтажа и эксплуатации. У регулируемых выключателей уставки расцепителей регулируют, воздействуя на механическую систему автомата или на специальное устройство, изменяющее время срабатывания автомата.
I_эм ≥ 1,25 I_пик , (8.30)
I_э.м=1,2 * 1443 = 1731,6 – QF5

I_э.м=1,2 * 1443 = 1731,6 – QF6

I_э.м=1,2 * 1443 = 1731,6 – QF7

I_э.м=1,2 * 1443 = 1731,6 – QF8

I_э.м=1,2 * 2965,38 = 1731,6 – QF9

I_э.м=1,2 * 2965,38 = 1731,6 – QF10

I_пик = I_пус ^1мах + ∑I_{кол ост} , (8.31)
I_пик = 721,5 + 144,3 * 5 = 1443 - QF5

I_пик = 721,5 + 144,3 * 5 = 1443 - QF6

I_пик = 721,5 + 144,3 * 5 = 1443 - QF7

I_пик = 721,5 + 144,3 * 5 = 1443 - QF8

I_пик = 721,5 +(144,3 * 5)+(6 * 144,3)+(36,08 * 2) + 144,3 + 43,3 = 2965,38 - QF9

I_пик = 721,5 +(144,3 * 5)+(6 * 144,3)+(36,08 * 2) + 144,3 + 43,3 = 2965,38 - QF10

I_пуск = 5 I_ном , (8.32)

где I_эм – ток электромагнитного расцепителя автомата, А;

I_пик – максимальный кратковременный ток электрической сети продолжительностью в несколько секунд, А;

I_ном – номинальный ток эл.двигателя с наибольшим пусковым током, А;

I_пуск ^1мах – максимальный пусковой ток одного эл.приемника из группы, А;

∑I_{кол ост} – суммарный номинальный ток группы электроприемников без учета номинального тока наибольшего по мощности эл.двигателя, А.

I_пус = 5  144,3 = 721,5 Станок токарный

I_пус = 5  43,3 = 216,5 Кран электрический

I_пус = 5  36,08 = 180,4 Вентиляторы

I_пус = 5  144,3 = 721,5 Калориферы

Выбираем автоматические выключатели по таблице 10 и результаты формулам сводим в таблицу 8.6
Таблица 8.6 – Выбор автоматов

Номер автомата	Iном	Iэм р	Тип автомата
QF1	2482,6	3558,4	A3730Ф-630-6600
QF2	2482,6	3558,4	A3730Ф-630-6600
QF3	2482,6	3558,4	A3730Ф-630-6600
QF5	866,02	1731,6	A3720Б-250-2500
QF6	866,02	1731,6	A3720Б-250-2500
QF7	866,02	1731,6	A3720Б-250-2500
QF8	866,02	1731,6	A3720Б-250-2500
QF9	2482,6	3103,3	A3730Ф-630-3200
QF10	2482,6	3103,3	A3730Ф-630-3200

7. 
   Расчет токов короткого замыкания
   

При расчете токов к. з. в сетях напряжением ниже 1000 В необходимо учитывать индуктивные и активные сопротивления короткозамкнутой цепи. В таких сетях, особенно выполненных кабельными линиями или проводами в трубах, активные сопротивления значительно превышают индуктивные.

1. 
   Составляем расчетную схему:
   

S_{ном т}=783,2 кВ А

РУ 0,4 кВ

(ТМ –400 / 10)

QF1, I_ном=2482,6А

A3730Ф-630-6600

QF9, I_ном=2482,6А

A3730Ф-630-3200

ШМА 1030, L=40 м





ПР2-200-200



Рисунок 2 – Расчетная схема (Печь сопротивления Р=125 кВт)

2. 
   Составляем схему замещения
   

r_т = 55,6 мОм , x_т = 148,7 мОм






r_а = 0,1 мОм , x_а = 0,05 мОм






r_а = 0,1 мОм , x_а = 0,05 мОм








r_ш = 1,84 мОм, x_ш = 0,11 мОм

r_каб = 0,29 мОм, x_каб = 0,06 мОм




r _пред = 0, x_пред = 0


Рисунок 3 – Схема замещения (Печь сопротивления)


r_ш= 1,84 * 40 = 73,6

=55,6 + 73,6 + 0,1 + 0,1 + 7,54 = 136,9

x_ш= 0,11 * 40 = 4,4

= 148,7 + 0,05 + 0,05 + 4,4 + 1,56 = 154,76

3. 
   При равенстве сопротивлений во всех трех фазах значение периодической составляющей тока трехфазного к. з в трехпроводной или четырехпроводной (3ф+0) сети определяется по формуле:
   

I⁽³⁾_n = I″ = I∞ = (9.33)

где I⁽³⁾_n – периодическая составляющая тока трехфазного короткого замыкания, кА;

U_ном – линейное напряжение, В;

Σr² и Σx²-суммарные активное и индуктивное сопротивления цепи к. з., мОм.
I⁽³⁾_n = I″ = I∞ = = 1,11

4. 
   Определяем ударный ток к. з.:
   

i_у = К_у √2 I⁽³⁾_n , (9.34)

где К_у – ударный коэффициент;

i_у – ударный ток короткого замыкания, кА.

Значение ударного коэффициента К_у можно принять при питании от трансформаторов 100 – 400 кВА равным 1,2. 4

i_у = 1,2 * √2 * 1,11 = 1,8

5. 
   Определяем действующее значение полного тока к. з. по приближенной формуле:
   

I_д= I⁽³⁾_n (9.35)

I_д= 1,11 = 1,6

6. 
   Определяем мощность к. з:
   

S_к= (9.36)

S_к= = 769,03

10.1 Расчет токов однофазного короткого замыкания
В сетях с глухо-заземленной нейтралью появления напряжения на корпусе может привести к несчастному случаю, если не сработает защита, для надежности срабатывания защиты производят проверку плавких ставок предохранителей и расцепителей автоматов на ток однофазного короткого замыкания. Для надежного срабатывания защитного аппарата в возможно короткое время ПУЭ требуют, чтобы ток однофазного замыкания в установках не опасных по взрыву, был не менее трехкратной величины номинального тока плавкой вставки предохранителя или теплового расцепителя автоматического выключателя.

При защите сетей автоматами с одним электромагнитным расцепителем ток к. з. в петле фаза-нуль должен быть не менее величины тока уставки мгновенного срабатывания, умноженного на коэффициент 1,4 для автоматов с номинальным током до 100 А и на 1,25 для автоматов с номинальным током более 100 А. 4
I⁽¹⁾_к.з ≥ 3 Iпл _вс , (9.37)

I⁽¹⁾_к.з ≥ 1,25 I_эр , (9.38)

1. 
   Для проверки срабатывания защитного аппарата при замыкании между фазовым и нулевым проводами необходимо определить расчетный ток однофазного к. з. Ток однофазного к. з. определяют по приближенной формуле:
   

I⁽¹⁾_к.з.= , (9.39)

где I^(1)._к.з – ток однофазного короткого замыкания, кА;

U_ф – фазное напряжение, В;

z – полное сопротивление петли, созданной фазовым и нулевым проводами, Ом;

z`_тр - полное сопротивление трансформатора току к. з. на корпус, Ом.

I⁽¹⁾_к.з.= = 4,63

2. 
   Определяем полное сопротивление для проводов и жил кабеля:
   

z_п= , (9.40)


где R_п=R_ф+R₀ – суммарное активное сопротивление фазового R_ф и нулевого R₀ проводов, Ом;
x_п – индуктивное сопротивление петли проводов или жил кабеля, Ом.

z_п= =7,69
Проверяем предохранитель FU29 на надежность срабатывания по формуле (9.37) и автомат QF9 по формуле (9.38):

4600 ≥ 3• 200

4600 ≥ 1,25• 3200

Вывод: данный предохранитель и автомат подходят.

7. 
   Термическое действие тока короткого замыкания
   

Из электротехники известно, что при прохождении токов в двух параллельных проводниках между проводниками возникает механическая сила взаимодействия, которая при одинаковом направлении токов стремится сблизить проводники, а при разных – оттолкнуть.

Для проверки устойчивости аппаратов и конструкций к динамическим силам, возникающим при к. з., необходимо учитывать наибольший возможный ток, который протекает через данный элемент электрической установки, так как в этом случае будет наибольшее значение механической силы.

Если ударный ток к. з. выражен в килоамперах, формула для максимального усилия принимает следующий вид:

F⁽³⁾_max=1,76 , (10.43)

где i²_y-ударный ток к. з. Без теоретических выкладок укажем, что i_y³/i_y²=2/ =1,15, ударный ток при трехполюсном к. з. больше, чем при двухфазном. Поэтому определять максимальные динамические усилия надо по трехфазному току к. з.;

l-длина параллельных проводников, см;

-расстояние между осями проводников, см.

F⁽³⁾_max=1,76 =809,6
По Международной системе единиц (СИ) механическая сила выражается в ньютонах и обозначается буквой Н. Сила в 1 кгс соответствует 9,81 Н.
F⁽³⁾_{max кГ}=9,81F⁽³⁾_{max H}10F⁽³⁾_maxН (10.44)

При расчете шины на механическое усилие можно рассматривать ее как равномерно нагруженную многопролетную балку, тогда наибольший изгибающий момент при трех и большем числе пролетов (Н см)

809,6= 9,81 809,610 809,6
М_max= F⁽³⁾_maxl / 10 , (10.45)
где l-расстояние между осями изоляторов, см.

М_max= 809,6 10 / 10 = 809,6
Напряжение материала шины при изгибе определяется по формуле (Н/см²):
_расч =М_max / W, (10.46)

где W-момент сопротивления сечения шины, Ом см³

_расч =809,6 / 2,6 = 311,1
Момент сопротивления определяется в зависимости от расположения шин по отношению друг к другу. При расположении шин узкими сторонами друг к другу:
W=bh² / 6 , (10.47)

где b-толщина шины, мм;

h-ширина шины, мм.
W=10 40² / 6 = 2666,6 =2,6 Ом см³
Шины будут работать надежно, если полученное расчетное напряжение в материале будет меньше допустимого, то есть:
_расч_доп (10.48)