МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕНННЫЙ АРХИТЕРТУРНО –
СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра физики, автоматики и
электротехники
Расчёт силовой цепи промышленного объекта
Вариант № 7
Выполнил студент гр. 9ПГ07
Аль-Рияши М.К.А
Проверил:
Хакимов А.М.
Казань, 2020
|
|
|
| 
Вариант № 7
Задание.
Требуется спроектировать и рассчитать силовую сеть с аппаратурой управления и защиты для указанных на плане производственного помещения электродвигателей, используемых в качестве электропривода технологического оборудования. Согласно задания рассчитываем деревообрабатывающий цех, с размерами ав = 60 м, вс = 84 м. Номера электродвигателей, расположенных в цехе: 11,15,38,42,54,66,82,91. Выбранные двигатели с характеристиками заносим в таблицу 1, расположенную в конце пояснительной записки.
Расчёт.
Согласно задания рисуем в масштабе сварочный цех с расположенными в нём электродвигателями. Условно покажем вход в цех (ворота).
В плане помещения рисуем силовую сеть в однолинейном исполнении, обозначив места распределительных силовых устройств (РСУ), учитывая возможность свободного доступа к ним и характер сосредоточения нагрузки. Линейное напряжение сети 380 В.
Выпишем из приложения 3 данные выбранных двигателей, рассчитаем их номинальные токи IН (3,4) и запишем в таблицу 1.
Выбор сечения кабеля производится по номинальному току (IН) двигателя. В данной работе расчёт IНпроизводим отдельно для асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока. Расчёт производится по формулам:
для асинхронных двигателей IН= (A);
для двигателей постоянного тока IН = (A).
|
|
| 
Для двигателя №11: IН= = 140,7 А
для двигателя №25: IН =  =22 A;
для двигателя №38: IН =  =17,6 A;
для двигателя №42: IН = = 44,7 A;
для двигателя №54: IН = = 79,2 A;
для двигателя №66: IН = =14,4 A;
для двигателя №82: IН = = 38 A;
для двигателя №91: IН =  = 19,4 A.
4. По приложению 4 (1) для каждого двигателя подбираем предохранитель с током плавкой вставки IВС, рассчитанным с учётом пускового тока (1). Величина номинального тока плавкой вставки IВС предохранителя при подключении одиночного электродвигателя должна удовлетворять условию:
IВС  .
Значение пускового тока двигателя Iпуск берется из приложения 3 или определяется по формуле:
Iпуск = ki ·IH,
где ki– кратность пуска (приложение 3, 1).
Для двигателей постоянного тока и крановых двигателей с фазным ротором (серия МТ) Iпуск принимаем равным IН. Рассчитываем пусковые токи:
для двигателя №11: Iпуск=7,5·140,7=1055,25 A;
для двигателя №25: Iпуск = 7,5·22 =165 A;
для двигателя №38: Iпуск = 6·17,6 =105,6 A;
для двигателя №42: Iпуск = 5,5·44,7 =245,9 A;
для двигателя №54: Iпуск = 6·79,2 =475,2 A;
для двигателя №66: Iпуск = 53 A;
|
|
| 
для двигателя №82: Iпуск = 38 A;
для двигателя №91: Iпуск = 19,4 A;
Величина номинального тока плавкой вставки IВС предохранителя:
для двигателя №11: Iвс ≥ ≥ 422,1 A;
для двигателя №15: Iвс ≥ ≥ 66 A;
для двигателя №38: Iвс ≥ ≥ 42,2 A;
для двигателя №42: Iвс ≥ ≥ 98,4 A;
для двигателя №54: Iвс ≥ ≥ 190 A;
для двигателя №66: Iвс ≥  ≥ 21,2 A;
для двигателя №82: Iвс ≥ 38 ≥ 38 A;
для двигателя №91: Iвс ≥ 19,4 ≥ 19,4 A.
По приложению 4 (1) для каждого двигателя подобаем предохранитель с током плавкой вставки IВС, рассчитанным с учётом пускового тока.
Для двигателя №11: ПН-2-600, (Iн = 430 А);
для двигателя №15: ПН-2-100, (Iн = 80 А);
для двигателя №38: ПН-2-60, (Iн = 45 А);
для двигателя №42: ПН-2-100, (Iн = 100 А);
для двигателя №54: ПН-2-200, (Iн = 200 А);
для двигателя №66: ПН-2-60, (Iн = 25 А);
для двигателя №82: ПН-2-60, (Iн = 45 А);
для двигателя №91: ПН-2-60, (Iн = 20 А).
5. Выбор сечения кабеля производим по приложению 6 (1). Кабели прокладываются в газовых трубах под землей. Тип и марка кабеля определяется по приложению 5 (1). Марки кабеля для двигателей.
Для двигателя №11: IН=140,7 А, ААШв 3х50;
для двигателя №15: IН = 22 A, ААШв 3х2,5;
для двигателя №38: IН = 17,6 A, ААШв 3х2,5;
для двигателя №42: IН = 44,7 A, ААШв 3х6;
для двигателя №54: IН = 79,2 A, ААШв 3х16;
для двигателя №66: IН = 14,4 A, ААШв 3х2,5;
для двигателя №82: IН = 38 A, ААШв 3х4;
для двигателя №91: IН = 19,4 A, ААШв 2х2,5.
6. Определим номинальные токи линий для групп двигателей, подключаемых к отдельным силовым распределительным пунктам. По полученным данным из приложения 4 (1) подобрать предохранители с конкретными токами плавких вставок. Аналогично сделаем это для общей линии (ввода).
Для группы из n однотипных двигателей, подключенных к одному СУ:
Рн.гр = Рн1 + Рн2 + … + Рнn, кВт, где Кс – коэффициент спроса, (принимаем равным 0,9).
Ток 1 линии, к которой подключены три двигателя – 15, 38,82:
Определим мощность 1 линии:
Рн.гр1 = 11+7,5+15=33,5 кВт;
IЛ1 =  = = 56,5 А.
cosφл1 =  = = 0,78
Ток 2 линии, к которой подключены четыре двигателя – 11, 42, 54, 66.
Определим мощность 2 линии:
Рн.гр2 = 75+22+5+37= 139 кВт;
IЛ2 =  = = 234,6 А.
Коэффициент мощности линии cosφлопределяется по формуле:
cosφл2 = = = 0,84
Ток 3 линии, к которой подключены один двигателя – 91.
Определим мощность 3 линии:
IЛ3 =  = = 15,9 А.
Ток общей линии ввода:
Рн = 7+139+33,5= 179,5 кВт;
cosφл = =0,8
IЛ = = = 340,8 А.
Предохранители:
Для 1 линии: ПН-2-60, IН1 = 60 А;
для 2 линии: ПН-2-350, IН2 = 260 А;
для 3 линии: ПН-2-60, IН3 = 20 А.
Для общей линии ввода: ПН-2-350, IН = 350 А.
Выбираем тип автоматического выключателя с указанием номинального тока расцепителя для всех линий (1, прил. 7). В основу выбора берётся номинальный ток расцепителя с учётом номинального напряжения сети:
IН.Р ≥ IЛ.
Для 1 линии: ВА51-35, IН1 = 63 А;
Для 2 линии: ВА51-35, IН2 = 250 А;
Для 3 линии: ВА51-25, IН3 = 16 А;
Для общей линии: АВ2М 4С-55-41, IН = 350 А;
Выбираем марку и сечение жилы кабелей для всех линий (1, прил. 5 и 6) по величине тока линии IЛ.
Для линии 1: IН1 = 56,5 A, ААШв 3х10;
для линии 2: IН2 = 234,6 A, ААШв 3х95;
для линии 3: IН3 = 15,9 A, ААШв 2х2,5;
для всей линии: IН = 340,8 A, ААШв 3х185.
По величине тока линии выбираем тип силовых распределительных устройств с указанием типа и номинального тока (1, прил. 8).
Для линии 1: СУ 9521-15;
для линии 2: СУ 9521-15;
для линии 3: СУ 9521-15;
для всей линии: СУ 9522-15.
Выбираем магнитные пускатели (1, прил. 9) для всех двигателей с указанием напряжения и максимально допустимого тока нагрузки.
Для двигателя №11: IН =140,7 A, U до 660 В, ПАЕ – 611;
для двигателя №15: IН = 22 A, U до 660 В, ПМЕ – 211;
для двигателя №38: IН = 17,6 A, U до 660 В, ПМЕ – 211;
для двигателя №42: IН = 44,7 A, U до 660 В, ПАЕ – 411;
для двигателя №54: IН = 79,2 A, U до 660 В, ПАЕ – 511;
для двигателя №66: IН = 14,4 A, U до 660 В, ПМЕ – 211;
для двигателя №82: IН = 38 A, U до 660 В, ПАЕ – 311;
для двигателя №91: IН = 19,4 A, U до 660 В, ПМЕ – 211.
Выбранное сечение кабеля проверяем на допустимое падение напряжения в нем (ε), которое не должно превышать 5%. Падение напряжения ε рассчитывается отдельно для каждого двигателя по формуле:
 ·100%,
где РН·l– момент нагрузки (РНберётся в Вт);
l – длина кабеля в метрах от силового распределительного пункта до
рассчитываемого двигателя;
UН– номинальное напряжение двигателя, В (прил. 3 (1);
S – сечение жилы кабеля (провода), мм2 ;
γ – удельная проводимость металла жилы кабеля (γМЕДИ= 57, γАЛЮМИНИЯ=35,6).
В том случае, если ε > 5% , сечение жилы кабеля берётся большим сечением (следующим по номиналу) и расчёт повторяется.
Определяем длину кабеля для каждого двигателя по плану размещения и подключения электродвигателей к силовым щитам.
Для двигателя №11: l1 = 16 м;
для двигателя №15: l2 = 30 м;
для двигателя №38: l3 = 32 м;
для двигателя №42: l4 = 16 м;
для двигателя №54: l5 = 6 м;
для двигателя №66: l6 = 2 м;
для двигателя №82: l7 = 54 м;
для двигателя №91: l8 = 9 м;
Для двигателя №11: ·100%=  ·100%=0,46 %
для двигателя №15: ·100%=  ·100%=2,56 %
для двигателя №38: ·100%=  ·100%=1,86 %
для двигателя №42: ·100%=  ·100%=1,14 %
для двигателя №54: ·100%=  ·100%=0,27 %
для двигателя №66: ·100%=  ·100%=0,08 %
для двигателя №82: ·100%=  ·100%=3,9 %
для двигателя №91: ·100%=  ·100%=0,49 %
Определяем компенсирующую реактивную мощность для асинхронных двигателей по линиям (1, 11,12). Количество и тип статических конденсаторов выбирать по прил. 10 (1) (определяется по формуле 13).
Для повышения коэффициента мощности цепи (cosφ) до данного значения могут быть использованы компенсаторы реактивной мощности, в качестве которых используются специальные статические конденсаторы (прил.10(1)). Наибольшая реактивная мощность цепи Qм может быть определена:
QM = Pлин ·tgφл
где Pлин – мощность линии;
tgφл – угол сдвига фаз данной линии, определяется как arccos φл.
cosφл1 = 0,78, φл2 = 390, tgφл2 = 0,68;
cosφл2 = 0,84, φл3 = 330, tgφл3 = 0,58.
Мощность компенсатора при рациональном значении коэффициента мощности линии cosφрац = 0,95 определяется:
QК = Pлин ·(tgφрац - tgφл), кВАр.
tgφрац = 0,32.
Тогда:
QК2 = 33,5·(0,32 - 0,68) = -12 кВАр;
QК3 = 139 ·(0,32-0,58) = - 36,1 кВАр.
Количество и тип статических конденсаторов выбирается по приложению 10 (1) и определяется по формуле:
n =  ,
где QН – номинальная мощность выбранного статического конденсатора.
Выбираем конденсатор КМ-0,4-5-3, ёмкостью С =110 мкФ, мощностью Q= 5,5 кВАр.
n2 =  = =3
n3= = =7
13. Наносим на схему силовой сети места расположения двигателей, обозначения марки кабеля, количество жил, сечение и длину. Указываем тип силовых распределительных пунктов.
14. Нарисуем принципиальную электрическую схему силовой сети.
|
|
|
Расчётные значения.
Таблица 1 – Исходные данные
№ двигателя по плану
|
Тип двигателя
|
Номин.,
Рн, кВт
|
Номи-
нальн.
к.п.д.
|
cos φ
|
Кратность пускового тока кi,
(пусковой ток, А)
|
Скорость враще-
ния, nн, об/мин
|
Номин. ток, А
|
11
|
4А250 2УЗ
|
75
|
0,91
|
0,89
|
7,5
|
2960
|
140,7
|
15
|
4А132М4УЗ
|
11
|
0,87
|
0,87
|
7,5
|
1460
|
22
|
38
|
4А160 38УЗ
|
7,5
|
0,86
|
0,75
|
6
|
720
|
17,6
|
42
|
4А200 38УЗ
|
22
|
0,89
|
0,84
|
5,5
|
730
|
44,7
|
54
|
4А280 10УЗ
|
37
|
0,91
|
0,78
|
6
|
590
|
79,2
|
66
|
МТК 112-6
|
5
|
0,71
|
0,74
|
Iпуск =53
|
895
|
14,4
|
82
|
МТ 312-6
|
15
|
0,82
|
0,73
|
Iпуск = Iном
|
965
|
38
|
91
|
МП – 32
|
7
|
0,82
|
-
|
Iпуск = Iном
|
900
|
19,4
|
|
|
| 
15. Итоговая таблица.
Таблица 2 – Итоги расчётов
№ двигателя
(линии)
|
Расчётный ток, А
|
Марка и сечение провода, кабеля
|
Падение напряжения в линии, ε
|
Тип пускателя, теплового реле (авто-
матического
выключате-
ля)
|
Номинальный
ток теплового реле (автома-
тического выключателя), А
|
№ и тип предохранителя
|
Номинальный ток плавкой вставки, А
|
|
11
|
140,7
|
ААШВ 3х50
|
0,46
|
КМ1,
ПАЕ-611, ТРП-150
|
150,0
|
FU1 ПН-2-600
|
430
|
|
15
|
22
|
ААШВ 3х2,5
|
2,56
|
КМ2,
ПМЕ-211, ТРП-150
|
80,0
|
FU2 ПН-2-100
|
80
|
|
38
|
17,6
|
ААШВ 3х2,5
|
1,86
|
КМ3, ПМЕ-211,
ТРП-60
|
25
|
FU3 ПН-2-60
|
45
|
|
42
|
44,7
|
ААШВ 3х6
|
1,14
|
КМ4,
ПАЕ-411, ТРП-60
|
50,0
|
FU4 ПН-2-100
|
100
|
|
54
|
79,2
|
ААШВ 3х16
|
0,27
|
КМ5,
ПАЕ-511, ТРП-150
|
80,0
|
FU5 ПН-2-200
|
200
|
|
66
|
14,4
|
ААШВ 3х2,5
|
0,08
|
КМ6,
ПМЕ-211, ТРН-40
|
16
|
FU6 ПН-2-60
|
25
|
|
82
|
38
|
ААШВ 3х4
|
3,9
|
QF 7, АК 50
|
40,0
|
-
|
-
|
|
91
|
19,4
|
ААШВ 2х2,5
|
0,49
|
QF 8, АК 50
|
20,0
|
-
|
-
|
|
Л1
|
56,5
|
ААШВ 3х10
|
-
|
QF 1,
ВА51-35
|
60,0
|
-
|
-
|
|
Л2
|
234,6
|
ААШВ 3х95
|
-
|
QF 2, ВА51-35
|
250,0
|
-
|
-
|
|
Л3
|
15,9
|
ААШВ 2х2,5
|
-
|
QF 3,
ВА51-25
|
16,0
|
-
|
-
|
|
Л
|
340,8
|
ААШВ 3х185
|
-
|
QF ,
АВ2М 4С-55-41
|
350,0
|
-
|
-
|
|
|
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Расчет силовой сети промышленного объекта: Методические указания к выполнению расчетно-графических и контрольных работ по электротехнике / Сост.: Г.И. Захватов, Л.Я. Егоров, Ю.В. Никитин. – Казань: Изд-во Казанск. гос. архитект.-строит. ун-та, 2013. – 29 с.
Электротехнический справочник / под ред. В.Г. Герасимова. –М.: Издво МЭИ, 2004. – Т.1. − 440 с.
Электротехнический справочник / под ред. В.Г. Герасимова. –М.: Издво МЭИ, 2004. – Т.2. − 518 с.
|
 
Рис 1. План размещения и подключения электродвигателей к силовым распределительным щитам.
Рис 2. Принципиальная электрическая схема силовой цепи сварочного цеха. |
Скачать 0.52 Mb.