 где PН – номинальная мощность двигателя, кВт; UН – номинальное напряжение, В; ηН - КПД при номинальной нагрузке; cos φн- номинальный коэффициент мощности.
Пусковой ток электродвигателя, А определяется: 
где кпуск - кратность пускового тока по отношению к номинальному.
В данном квалификационной выпускной работы применяются асинхронные электродвигатели переменного тока с короткозамкнутым ротором серии АИР, с частотой вращения 1500, мин-1,UН =380 В.
Электроснабжение электропривода производственных механизмов будет осуществляться по одной из схем показанных на рис 2.1.(а, б, в).
Приведем в качестве примера выбор электродвигателей для электроприемников (соответственно одно- , двух- и трехдвигательного).
В соответствии с условием имеем Рн 4,5 кВт
По [3] для электроприемника выбираем электродвигатель АИР112М4 c PН = 5,5 кВт; cos φн = 0,88; ηН = 87,5 %; IП/IН =7.
По формуле 
По формуле 
  
а) б) в)
Рис.1. Схемы питания электроприводов: а) однодвигательного; б) двухдвигательго; в) четырёхдвигательного.
Аналогично для двухдвигательного электропривода электроприемника по условию [3] выбираем электродвигатели АИР160М4 c PН = 18,5 кВт; cos φн = 0,89; ηН = 90 %; IП/IН = 7 и АИР100S4 c PН = 3 кВт; cos φн = 0,83; ηН = 82 %; IП/IН = 7.
Определяем номинальные и пусковые токи электродвигателей данного электроприемника.
 
 
В соответствии с условием по [3] для электроприемника выбираем четыре электродвигателя: 2 АИР180М4 c PН = 30 кВт; cos φн = 0,86; ηН = 91,5%; IП/IН = 7; АИР160М4 c PН = 18,5 кВт; cos φн = 0,89; ηН = 90 %; IП/IН = 7 и АИР132S4 c PН = 7,5 кВт; cos φн = 0,86; ηН = 87,5 %; IП/IН = 7,5.
Определяем номинальные токи для каждого из электродвигателей данного электроприемника 
 
Определяем соответствующие им пусковые токи
  
Выбор остальных электродвигателей производится аналогично одному из рассмотренных выше примеров.
Выбор коммутационных и защитных аппаратов. Магнитные пускатели предназначены для дистанционного управления асинхронными короткозамкнутыми электродвигателями. С их помощью также осуществляется нулевая защита. Применяем магнитные пускатели серии ПМЛ без теплового реле. Условие выбора магнитного пускателя 
где IНП – номинальный ток пускателя, А; IР – расчетный ток электроприемника, A.
Электрические сети и электроприемники необходимо защищать от токов короткого замыкания и от длительных токовых перегрузок.
В качестве аппаратов защиты от коротких замыканий следует широко применять плавкие предохранители. Автоматы должны устанавливаться только в следующих случаях:
необходимость автоматизации управления;
необходимость обеспечения более скорого по сравнению с предохранителями восстановления питания, если при этом не имеют решающего значения вероятность неселективных отключений и отсутствие эффекта ограничения тока короткого замыкания;
частые аварийные отключения.
Проанализировав все выше изложенное, принимаем решение выполнить защиту электродвигателей автоматическими выключателями серии ВА с комбинированным расцепителем, которые выбираются по следующим условиям:  
где IНА – номинальный ток автомата, А; IНР – номинальный ток расцепителя, А.
Ток срабатывания электромагнитного расцепителя IСР Э проверяется по максимальному кратковременному току линии IКР 
Для подключения электроприемников к распределительным шинопроводам необходимо обеспечить защиту отходящих линий, которая осуществляется плавкими предохранителями или автоматическими выключателями.
Номинальный ток плавкой вставки IВС предохранителя определяется:
1) по величине длительного расчетного тока IР
2) по условию перегрузок пусковыми токами 
где IКР – максимальный кратковременный (пиковый) ток, A; α- коэффициент кратковременной тепловой перегрузки, который при легких условиях пуска принимается равным 2,5, при тяжелых - 1,6 …2,0, для ответственных потребителей – 1,6.
При выборе предохранителя для одного электродвигателя в качестве IР принимается его номинальный ток IН, а в качестве IКР – пусковой ток IПУСК.
При числе электроприемников в группе больше одного расчетный ток IР может быть определен по методу расчетных коэффициентов. Исходной информацией для выполнения расчетов по данному методу является перечень электроприемников с указанием их номинальных мощностей PН. Для каждого электроприемника по справочной литературе подбираются средние значения коэффициентов использования ки, активной (cos φ и реактивной (tg φ мощности. При наличии интервальных значений ки рекомендуется принимать большее.
Расчетная активная нагрузка группы электроприемников определяется по выражению  где кР– коэффициент расчетной нагрузки.
Величина кР принимается по [1] в зависимости от эффективного числа электроприемников nЭ и группового коэффициента использования ки.
Эффективное число электроприемников определяется по формуле
где PНi – номинальная мощность i-го электроприемника, кВт; n – действительное число электроприемников.
Для группы электроприемников различных категорий (т.е. с разными ки) средневзвешенный коэффициент использования находится 
Расчетная реактивная нагрузка группы электроприемников определяется следующим образом 
где кР` - расчетный коэффициент, при  кР` =1,1; при  кР` =1.
Расчетный ток для группы электроприемников 
где UH – номинальное напряжение сети, В.
Пиковый ток группы определяется по формуле 
где IПМ – наибольший из пусковых токов приемников в группе, А; IНМ – номинальный (при ПВ = 100 %) ток электроприемника, имеющего максимальный пусковой ток, А; ки – коэффициент использования, характерный для приемников с IПМ.
По селективности номинальные токи расцепителей автоматов, расположенных последовательно по направлению потока мощности, должны различаться не менее, чем в 1,5 раза.
В соответствии с условием по [2] выбираем магнитный пускатель
ПМЛ 210004 с IНП = 25 А 
По условиям [1] выбираем автоматический выключатель ВА51-25 с IНА = 25 А, IНР = 12,5 А и котс =10 
Проверяем выбранный автоматический выключатель по условию
 
По условиям выбираем плавкий предохранитель НПН2-63 с IВС =31 А
 
Произведем выбор пусковых и защитных аппаратов для многодвигательного электроприемника.
В соответствии с условием выбираем следующие магнитные пускатели: ПМЛ 310004 сIНП = 40 А - для первого, а ПМЛ 110004 сIНП = 10 А - соответственно для второго электродвигателя  
Выбираем автоматическиe выключатели и производим их проверку.
Для первого электродвигателя выбираем автоматический выключатель ВА 51-31 с IНА = 100 А, IНР = 40 А и котс =10
  
Для второго электродвигателя выбираем автоматический выключатель ВА 51-25 с IНА = 25 А, IНР = 8 А и котс =10
   
Произведем выбор предохранителя, обеспечивающего защиту линии, отходящей к электроприемнику.
Для продольно-строгального станка определяем средневзвешенный коэффициент использования ки = 0,17 , коэффициент активной мощности cos φ коэффициент реактивной мощности tg φ 1,169
Определяем эффективное число электроприемников
Принимаем nЭ =3.
Определяем коэффициент расчетной нагрузки при ки = 0,17 и nЭ =3,
Проведем интерполяцию: 
Принимаем kР =2,66.
Определяем расчетную активную нагрузку
Определяем расчетную реактивную нагрузку
Расчетный ток группы электроприемников по 
Определим кратковременный ток 
Выбираем плавкий предохранитель ПН2-250 с IВС =200 А
 
1.2. Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжении.
Надежность электропитания в основном зависит от принятой схемы электроснабжения, степени резервирования отдельных элементов системы электроснабжения (линий, трансформаторов, электрических аппаратов). Для выбора схемы и системы построения электрической сети необходимо учитывать мощность и число потребителей, уровень надежности электроснабжения не потребителей в целом, а входящих в их состав отдельных электроприемников.
Так как электроприемники ремонтно-мастерской цех имеют вторую и третью категории надежности электроснабжения, то питание цеха осуществляется от одного трансформатора, расположенного в помещении ТП. Цеховые сети делят на питающие, которые отходят от источника питания, и распределительные, к которым присоединяются электроприемники. Схемы электрических сетей могут выполняться радиальными и магистральными.
Радиальные схемы характеризуются тем, что от источника питания, например от распределительного щита ТП, отходят линии, питающие крупные электроприемники или групповые распределительные пункты, от которых, в свою очередь, отходят самостоятельные линии, питающие прочие мелкие электроприемники. Радиальные схемы обеспечивают высокую надежность питания, в них легко могут быть применены элементы автоматики.
С учетом количества и мощностей станков и установок применяем для цеха радиальную схему электроснабжения.
Все электроприемники разбиваем на шесть распределительных пункта, расположенных у стен. Питание двух мостовых кранов осуществляется прямо с шин низкого напряжения силового трансформатора.
Кроме шести РП имеется один щит освещения ЩО.
1.3. Расчет электрических нагрузок цеха.
Первым этапом выпускной работы системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, определяют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования.
При выпускной работы систем электроснабжения применяют различные методы определения электрических нагрузок, это методы расчета по:
– установленной мощности и коэффициенту спроса;
– средней мощности и отклонению расчетной нагрузки от средней;
– средней мощности и коэффициенту максимума;
– средней мощности и коэффициенту формы графика нагрузок.
– удельному расходу электроэнергии на единицу выпускаемой продукции при заданном объеме выпуска продукции за определенный период времени;
– удельной нагрузке на единицу производственной площади и др.
В данном выпускной работы для расчета электрических нагрузок напряжением 10кВ воспользуемся методом коэффициента спроса. Для этого необходимо знать установленную мощность Pном электроприемников, номинальные коэффициенты мощности cosj и характерные коэффициенты спроса КС данной группы, определяемые по справочным материалам [8].
Расчетную нагрузку электроприемников определяем по формулам:
 ;
Где:  - находится из значения  данного электроприемника;  - расчетная активная мощность;  - расчетная реактивная мощность; кр.м. – коэффициент разновременности максимумов нагрузок отдельных групп электроприемников (кр.м. можно приближенно принять равным 0,9).
Расчетную нагрузку напряжением до 1000В определяем методом упорядоченных диаграмм.
 ;
 .
где Рсм, Qсм - мощности за наиболее загруженную смену, Км – коэффициент максимума.
Все расчетные коэффициенты и удельную мощность освещения принимаем по [8].
Расчетная нагрузка освещения: 
где  – коэффициент спроса для осветительных установок;  ,  – площади освещаемой территории;  – удельная нагрузка освещения.
 .
Принимаем светильники с газоразрядными лампами и устройствами компенсации реактивной мощности. Коэффициент мощности таких светильников составляет 0,92. Тогда расчетная реактивная мощность освещения
 .
Потери мощности в трансформаторах ТП до их выбора можно учесть приблизительно равными:
 , кВт;
 , кВт.
Расчетная активная и реактивная мощность, отнесенная к шинам 10кВ РП с учетом разновременности максимумов электрических нагрузок определяется следующим образом
где  включает в себя потери в трансформаторах ТП.
РП-4 и РП-5 содержат однофазные электроприемники, для них необходимо привести 1-фазные нагрузки к условно 3-фазной мощности:
РП-4:  = 2,3 кВт,  = 2,3 кВт,  =3 кВт.
 кВт; РВ=РА=3,2 кВт;  =3*3,2=9,6 кВт,
г де:  - мощность наиболее загруженной фазы, которая определяется, как полусуммы двух плеч, прилегающих к данной фазе (Рисунок 2):
Рис 2- Схема включения 1-фахных нагрузок на линейное напряжение.
Расчеты для РП-5 производятся аналогично вышеприведенным.
Произведем расчет электрических нагрузок по методу коэффициента максимума (упорядоченных диаграмм).
Расчет выполним на примере РП-1.
1) По справочным данным [3] определяем для каждого электроприемника коэффициент использования Ки и коэффициент мощности cos φ.
Для токарных автоматов: Ки = 0,12; cos φ = 0,4.
Отсюда  ;  ;
Для зубофрезерных и круглошлифовальных станков расчеты аналогичны.
2) Определяем коэффициент силовой сборки m по формуле:  ,
где Рнаиб – наибольшая из мощностей электроприемников данной группы; Рнаим – наименьшая из мощностей приемников данной группы.
В данном случае  .
3) Определяем активную сменную мощность: Рсм = ∑Рн * Ки ,
где ∑Рн – суммарная мощность одного вида приемников, кВт.
Рсм = ∑Рн * Ки = 36*0,12 = 4,32 кВт – для токарных автоматов;
Рсм = ∑Рн * Ки = 45*0,12 = 5,4 кВт – для зубофрезерных станков;
Рсм = ∑Рн * Ки = 12*0,12 = 1,44 кВт – для круглошлифовальных станков.
4) Находим реактивную сменную мощность: Qсм = Рсм * tgφ, квар
Qсм = 4,32*2,27 = 9,8 квар – для токарных автоматов;
Qсм = 5,4*2,27 = 12,25 квар – для зубофрезерных станков;
Qсм = 1,44*2,27 = 3,26 квар – для круглошлифовальных станков.
5) Зная реактивную и активную мощности находим полную мощность, среднюю за смену  , кВА
 – для токарных автоматов;
 – для зубофрезерных станков;
 – для круглошлифовальных станков.
6) Выбираем эффективное число электроприёмников nэ для РП-1 из условия nэ (kср u = 0.12; n = 9; m = 3.75; P = const) по Таблице 1.5.2 [1].
Для РП-1 получаем 
 n*=  = P*
n*=0.81 nэ=0,81*9=7,29
7) Определяем коэффициент максимума активной нагрузки Км из таблицы 1.5.3 [2], исходя из условия nэ=7,95; Кср.и=0,12; m =3,75 => Км = 2,88
Коэффициент максимума реактивной нагрузки равен К’м=1,1
8) Определяем максимальную активную мощность для РП-1:
Рм = Км * ∑Рсм = 2.88 * 11.16 = 32.14 кВт,
где ∑Рсм – суммарная активная сменная мощность для данного РП, кВт.
9) Максимальная реактивная мощность:
Qм = Qcм * К’м= 25,31 * 0,7 = 27,84 квар,
10) Полная максимальная мощность для РП-1:
11) Максимальный рабочий ток для РП:  .
12) Рассчитаем нагрузку на ЩО по формуле:
Рм(що) = S * P% = 1344*0.01 = 13,4 кВт,
где S – площадь цеха, м2; Р%=0,01% - норма освещения для заводского помещения, %.
Расчеты для пяти других РП производятся аналогично вышеприведенным. Отдельно рассчитываются мостовые краны, питающиеся от ТП. Результаты расчетов заносятся в сводную ведомость электрических нагрузок.
Таблица 2. Сводная ведомость
Наименование РУ и
|
Нагрузка установленная
|
|
Рн. кВт
|
n
|
∑PнкВт
|
Ku
|
cosφ
|
tgφ
|
m
|
Токарные автоматы
Зубофрезерные станки
Круглошлифовальные ст
|
12
15
4
|
3
3
3
|
36
45
12
|
0,12
0,12
0,12
|
0,4
0,4
0,4
|
2,27
2,27
2,27
|
-
|
Итого РП-1
|
31
|
9
|
93
|
-
|
-
|
-
|
3,75
|
Расточные станки
Фрезерные станки
Строгальные станки
|
11,5
9,5
12,5
|
3
4
3
|
34,5
38
37,5
|
0,12
0,12
0,12
|
0,4
0,4
0,4
|
2,27
2,27
2,27
|
-
|
Итого РП-2
|
33,5
|
10
|
110
|
-
|
-
|
-
|
1,31
|
Сварочные агрегаты
|
6,3
|
3
|
18,9
|
0,25
|
0,7
|
1,02
|
-
|
Сверлильные станки
Токарные станки
Плоскошлифовальные ст
|
3,2
9
8,5
|
2
6
2
|
9,6
54
17
|
0,12
0,12
0,12
|
0,4
0,4
0,4
|
2,27
2,27
2,27
|
-
|
Итого РП-4
|
20,7
|
10
|
80,6
|
-
|
-
|
-
|
2,81
|
Заточные станки
|
3
|
3
|
9
|
0,12
|
0,4
|
2,27
|
-
|
Вентиляторы
|
48
|
2
|
96
|
0,65
|
0,8
|
0,93
|
-
|
Краны мостовые
|
19
|
2
|
38
|
0,15
|
0,5
|
1,73
|
-
|
ЩО
|
|
|
13,4
|
|
|
|
|
Итого на шинах НН
|
|
39
|
458,9
|
|
|
|
|
Примечание: Так как остальные содержат однотипные электроприемники, то для них не вычисляется nэ, Км и К’м. Максимальная нагрузка принимается равной сменной нагрузке.
Для кранов номинальная мощность находится по формуле:
Произведем расчет потерь мощности в трансформаторе.
Потери активной мощности: ΔР = 0,02*Sнн = 0,02*322,68 = 6,45 кВт,
где Sнн – мощность на шинах низкого напряжения, Sнн = Sм.
Потери реактивной мощности:
ΔQ = 0,01*Sнн = 0,01*328,79 = 3,28 квар;
Потери полной мощности:  ;
Активная и реактивная мощности на шинах высокого напряжения:
Рвн = Рм + ΔР = 295,56 + 6,45 = 302,01 кВт;
Qвн = Qм + ΔQ = 129,49 + 3,28 = 132,77 квар;
Полная мощность на шинах ВН:
Так как для данного предприятия графики нагрузок не заданы, то выбираем мощность трансформатора из условия: Sт ≥ Sм; Sт ≥ 322,68 кВА;
Принимаем ближайшую стандартную мощность Sт = 400 кВА.
Вычислим коэффициент загрузки трансформатора:
Кз = Sнн /Sт = 322,68 / 400 = 0,8
|
Скачать 0.94 Mb.