Курсовой. Задание на выполнение курсовой работы Требуется спроектировать и. Задание на выполнение курсовой работы
 Скачать 297 Kb.
|
|
Задание на выполнение курсовой работы  Требуется спроектировать и рассчитать основные элементы системы электроснабжения цеха пищевого предприятия. Для этого необходимо: 1) рассчитать токи в цепях питания каждого электродвигателя, суммарные токи и сечения проводов и кабелей от двигателей к распределительным пунктам и от распределительных пунктов (РП1 и РП2) к трансформаторной подстанции; 2) вычертить на листе А4 план цеха и разместить на нем указанные в задании электродвигатели, трансформаторы, распределительные пункты и щиты освещения и кабели, идущие от трансформаторов к РП1 и РП2 и от распределительных пунктов к электродвигателям; 3) рассчитать общее освещение цеха. Выбрать тип светильников для общего освещения рабочих мест. Вычертить на листе А4 схему размещения и подключения светильников к системе электроснабжения цеха; 4) рассчитать суммарную мощность электроэнергии, потребляемой цехом и выбрать тип трансформаторов; 5) рассчитать мощность батареи конденсаторов, обеспечивающих заданную величину коэффициента мощности; 6) вычертить на листе А4 электрическую схему трансформаторной подстанции и распределительных пунктов; 7) выбрать и подключить на схеме подстанции необходимые контрольно-измерительные приборы; 8) определить годовой расход и рассчитать стоимость электроэнергии, потребляемой цехом. Исходные данные1 Площадь цеха: 1500 м² 2 Типы электродвигателей: 4А 3 Номинальное линейное напряжение трехфазной силовой сети: 380 В 4 Трансформаторная подстанция: двухкамерная 5 Условия окружающей среды: нормальные 6 Число рабочих часов в году: 2000 часов 7 Номера двигателей, установленных в цеху: 3,7,10,20,29,30,31,36,38,40,41,45,62,67 8 Коэффициент спроса для электродвигателей: Кспр.дв =0,70 9 Коэффициент спроса освещения: Кспр.осв =1 10 Коэффициент мощности после компенсации: соsφэ =0,97 11 Тарифы стоимости электроэнергии: Nо =300 руб./кВт Nд =1 руб./кВт∙ч  СодержаниеВведение 5 1 Выбор схемы электроснабжения цеха 6 2 Расчет схемы электроснабжения электрооборудования цеха 6 3 Расчет общего освещения цеха 9 4 Расчет мощности и выбор трансформаторов 11 5 Расчет батареи конденсаторов 12 6 Выбор схемы трансформаторной подстанции и схемы подключения контрольно-измерительных приборов 13 7 Определение годового расхода энергии 14 8 Расчет годовой стоимости потребляемой электрической энергии 15 Заключение 16 Список использованных источников 17 Приложение А Схема электроснабжения электрооборудования 18 Приложение Б Схема размещения светильников 19 Приложение В Электрическая схема двухтрансформаторной подстанции 20  ВведениеВ данной курсовой работе предстоит спроектировать и рассчитать основные элементы системы электроснабжения цеха пищевого предприятия. Одной из основных задач работы является правильный выбор схемы элек-троснабжения цеха. Схема внутрицеховой сети определяется технологическим процессом производства, планировкой помещений цеха, взаимным расположени-ем трансформаторной подстанции и электроприемников, расчетной мощностью, требованиями бесперебойности электроснабжения и др. Вопрос о конструктивном выполнении электрической сети включает в себя выбор необходимых кабельных линий и электропроводки, способов и схемы прокладки линий питания. Выбор обусловлен областью применения, условиями окружающей среды, технико-экономической целесообразностью. Необходимо также выбрать основное электрооборудование внутрицеховой сети: силовые распределительные шкафы, щитки освещения, плавкие предохранители и др. Для решения данных задач необходимо выполнить соответствующие расчеты. Построение и расчет осветительной сети обеспечивают требуемый уровень освещенности помещения и рабочих мест, бесперебойность питания всех элементов, удобство и безопасность обслуживания осветительных приборов. Правильный выбор числа трансформаторов на цеховой подстанции является одним из основных вопросов обеспечения бесперебойности питания всех потребителей энергии. Выбор мощности трансформаторов производится исходя из расчетной нагрузки объекта электроснабжения. Компенсация реактивной мощности, не связанной с полезной работой электроприемников, имеет важное экономическое значение. Прохождение в эле-ктрических сетях реактивных токов обусловливает добавочные потери активной мощности в линиях, трансформаторах, дополнительные потери напряжения. И в завершение данной курсовой работы определяется годовой расход и стоимость электроэнергии, потребляемой цехом. 1 Выбор схемы электроснабжения цеха Для питания групп маломощных электродвигателей, расположенных в различных местах цеха, применим радиальную схему электроснабжения цеха. Магистральные шинопроводы характеризуются меньшей надежностью, так как при повреждении магистрали нарушается электропитание всех потребителей. Двигатели разделяем на две группы так, чтобы суммарные номинальные мощности бы-ли близки по значениям, и подключаем к распределительному устройству (РУ) трансформаторной подстанции (ТП) через распределительные пункты РП1 и РП2 Схема размещения электродвигателей на плане цеха с электрической схемой подведения напряжения питания от РП1 и РП2 к двигателям и от трансформаторной подстанции к РП1 и РП2 приведена в приложении А.  2 Расчет схемы электроснабжения электрооборудования цеха Для каждого электродвигателя цеха вычислим величину номинального тока Iном по данным приложения 1 методических указаний [2] по формуле: Iномi =Pномi/(√3*Uном*ηi*cosφi), (2.1) где Pномi – мощность двигателя в Вт, Uном – линейное напряжение сети, cosφi и ηi берутся из приложения 1 [2]. Iном 3,7 =5500/(√3*380*0,875*0,91)=10,5 А, Iном 10 =11000/(√3*380*0,88*0,9)=21,1 А, Iном 36,38,40,41,45 =15000/(√3*380*0,875*0,9)=28,9 А, Iном 20,30 =22000/(√3*380*0,89*0,9)=41,7 А Iном 29,31=4000/(√3*380*0,89*0,9)= Iном 62= 18500 Iном 67=7500 Пусковой ток Iпуск каждого двигателя определяется из заданного в прило-жении 1 [2] соотношения Iпуск/Iном, для всех двигателей равного 7,5 по формуле: Iпускi =7,5*Iномi, (2.2) Iпуск 5,7,11,17,23,25 =7,5*Iном 5,7,11,17,23,25 =7,5*10,5=78,75 А, Iпуск 14,52 =7,5*Iном 14,52 =7,5*21,1=158,25 А,  Iпуск 47,49,51,68,70 =7,5*Iном 47,49,51,68,70 =7,5*28,9=216,75 А,Iпуск 28 =7,5*Iном 28 =7,5*41,7=312,75 А Максимальный ток плавкой вставки предохранителя определяем по фор-муле: Iпредi =0,4*Iпускi (2.3) Затем берем ближайшее большее номинальное значение Iном вставки плавкой вставки предохранителя типа НПН из приложения 2 [2]: Iпред 5,7,11,17,23,25 =0,4*Iпуск 5,7,11,17,23,25 =0,4*78,75=31,5 А, Iном вставки 5,7,11,17,23,25 =40 А, Iпред 14,52 =0,4*Iпуск 14,52 =0,4*158,25=63,3 А, Iном вставки 14,52 =80 А, Iпред 47,49,51,68,70 =0,4*Iпуск 47,49,51,68,70 =0,4*216,75=86,7 А, Iном вставки 47,49,51,68,70 =100 А, Iпред 28 =0,4*Iпуск 28 =0,4*312,75=125,1 А, Iном вставки 28 =150 А Данные расчета сводим в таблицу 1. Величины суммарных токов, потребляемых каждым распределительным пунктом определяются суммой номинальных токов Iном двигателей (в количестве N1 и N2 для РП1 и РП2), питаемых от данного распределительного пункта, умноженной на коэффициент спроса: IномΣ1 =Кспр.дв*  Iномi =Кспр.дв*(Iном 5+Iном 11+Iном 14+Iном 17++Iном 23+Iном 25+Iном 28+Iном 70)= =0,65*(10,5+10,5+21,1+10,5+10,5+10,5+41,7+28,9)=93,73 А, IномΣ2 =Кспр.дв*  Iномi =Кспр.дв*(Iном 7+Iном 47+Iном 49+Iном 51+Iном 52++Iном 68)=0,65*(10,5+28,9+28,9+28,9+21,1+28,9)=95,68 А По найденным номинальным токам электродвигателей, пользуясь табли-цей 12 [1], производим выбор сечения изолированных проводов с алюминиевыми жилами, проложенных открыто, по условию: Iдл.доп ≥ Iном.  Таблица 1–Данные расчета схемы электроснабжения электрооборудования цеха
Для электродвигателей №5,7,11,17,23,25 с Iном =10,5 А принимаем провод АПР 3×2,5–380, сечением 2,5 мм² и с длительно допустимым током Iдл.доп =21 А. Для электродвигателей №14,52 с Iном =21,1 А принимаем провод АПР 3×4–380, сечением 4 мм² и с длительно допустимым током Iдл.доп =28 А. Для электродвигателей №47,49,51,68,70 с Iном =28,9 А принимаем провод АПР 3×6–380, сечением 6 мм² и с длительно допустимым током Iдл.доп =35 А. Для электродвигателя №28 с Iном =41,7 А принимаем провод АПР 3×10– –380, сечением 10 мм² и с длительно допустимым током Iдл.доп =50 А.  По найденным суммарным токам, потребляемым каждым распредели-тельным пунктом, пользуясь таблицами 9, 10, 12 [1] производим выбор сечения силовых кабелей с алюминиевыми жилами в резиновой изоляции, проложенных в трубах, по условию: Iдл.доп ≥ Iном.Для распределительных пунктов РП1 с IномΣ1 =93,73 А и РП2 с IномΣ2 = =95,68 А принимаем кабель АНРГ 3×50–380, сечением жилы 50 мм² и с длительно допустимым током Iдл.доп =105 А. В качестве распределительных пунктов РП1 и РП2 выбираем распределительные трехфазные шкафы серии ШР–11. 3 Расчет общего освещения цеха Рабочее освещение на предприятиях пищевой промышленности выпол-няется в виде общего освещения с равномерным симметричным распределением светильников под потолком. Сеть общего освещения питается напряженим 220 В В осветительной установке рабочего освещения применим люминесцентные лампы, имеющие большую световую отдачу и срок службы и наиболее широко использующиеся для освещения производственных помещений. Располагаются люминесцентные лампы рядами, параллельно длинной стороне помещения. Установленную мощность, требующуюся для общего рабочего освещения цеха, Руст определяем по формуле: Руст.осв =Руд*S, (3.1) где Руд – удельная мощность (для цехов пищевых предприятий принима-ется ≈10 Вт/м²), S – площадь цеха в м². Руст.осв =10*1500=15000 Вт Для общего освещения цеха по таблице 24 [1] выбираем люминесцентные светильники ЛСП 12–2×80 IP54. Мощность одного светильника: Рс =2*80=160 Вт Для обеспечения установленной мощности, требующейся для общего рабочего освещения цеха необходимо следующее количество светильников: К=Руст.осв/Рc =15000/160≈94 Для симметричного расположения светильников примем К=96 (восемь линий по двенадцать светильников),  тогда установленная мощность равна:Руст.осв =К*Рс =96*160=15360 Вт =15,36 кВт Светильники подключаем к распределительному устройству трансформаторной подстанции через групповые осветительные щитки ЩО1 и ЩО2 серии ЯОУ–8500. Схема размещения и подключения светильников к системе электроснабжения цеха приведена в приложении Б. Определим потребную активную мощность на освещение: Рпотр.осв =Руст.осв*Кспр.осв =15,36*1=15,36 кВт Определение потребной реактивной мощности на общее рабочее освещение производим по формуле: Qпотр.осв =Рпотр.осв*tgφосв (3.2) В люминесцентных лампах реактивная мощность потребляется дросселями светильников. Приближенно считаем, что cosφосв =0,95 (т.е. tgφосв =0,33). Тогда: Qпотр.осв =15,36*0,33≈5,07 квар Сила тока в осветительной сети: IосвΣ =Руст.осв/(Uном*cosφосв)=15360/(220*0,95)=73,5 А Ток, потребляемый светильниками, подключенными к групповым осветительным щиткам ЩО1 и ЩО2: IосвΣ1 =IосвΣ2 =IосвΣ/2=73,5/2=36,75 А Ток, потребляемый линией из двенадцати светильников: Iлин.осв =IосвΣ/8=73,5/8≈9,2 А Пользуясь таблицей 12 [1] производим выбор сечения изолированных проводов с алюминиевыми жилами, проложенных открыто, по условию: Iдл.доп ≥  ≥Iном.Для осветительных щитков ЩО1 и ЩО2 с IосвΣ1 =IосвΣ2 =36,75 А принимаем провод АПР 4×10–380, сечением 10 мм² и с длительно допустимым током Iдл.доп =50 А. Для каждой из восьми линий светильников с Iлин.осв =9,2 А принимаем провод АПР 2×2,5–220, сечением 2,5 мм² и с длительно допустимым током Iдл.доп =21 А. 4 Расчет мощности и выбор трансформаторов Определяем суммарную установленную мощность всех двигателей цеха: Руст.дв =Рномi =Рном 5+Рном 7+Рном 11+Рном 14+Рном 17+Рном 23+ +Рном 25+Рном 28+Рном 47+Рном 49+Рном 51+Рном 52+Рном 68+Рном 70 = =5,5+5,5+5,5+11+5,5+5,5+5,5+22+15+15+15+11+15+15=152 кВт Определяем потребную активную мощность всех электродвигателей: Pпотр.дв =Руст.дв*Кспр.дв =152*0,65=98,8 кВт Определяем потребную реактивную мощность всех электродвигателей по формуле: Qпотр.дв =Рпотр.дв*tgφср.взв, (4.1) где средневзвешенный коэффициент мощности: cosφср.взв =(Рномi*cosφi)/Pномi =137,13/152=0,9022 Тогда tgφср.взв =√[(1/cosφср.взв²)–1]=√[(1/0,9022²)–1]=0,4781 и Qпотр.дв =98,8*0,4781=47,236 квар Определяем суммарную потребную активную мощность двигателей и освещения: Рпотр.Σ =Рпотр.дв+Рпотр.осв =98,8+15,36=114,16 кВт Определяем суммарную потребную реактивную мощность двигателей и освещения: Qпотр.Σ =Qпотр.дв+Qпотр.осв =47,236+5,07=52,306 квар Полную потребную мощность силового трансформатора определяем по формуле: Sпотр = γ*√(Рпотр.Σ²+Qпотр.Σ²), (4.2) где γ – коэффициент несовпадения максимумов нагрузки ≈0,92. Sпотр =0,92*√(114,16²+52,306²)=115,53 кВ∙А По найденной полной потребной мощности Sпотр по таблице 25 [1  ], исхо-дя из условия Sном.катал. >Sпотр, выбираем два трансформатора ТМ–160/10–66 У1 мощностью Sном =160 кВ∙А на напряжение Uвн =10 кВ.5 Расчет батареи конденсаторов Для компенсации реактивной мощности электротехнической промыш-ленностью выпускаются батареи конденсаторов и синхронные компенсаторы. Батареи конденсаторов (БК), по сравнению с другими источниками реактивной мощности имеют следующие преимущества: 1) малые потери активной мощности (0,0025 ... 0,005 кВт/квар); 2) простота эксплуатации (нет вращающихся и трущихся частей); 3) возможность установки конденсаторов без специальных фундаментов. Мощность батареи компенсирующих конденсаторов Qк определяем как разность между расчетной реактивной мощностью нагрузки цеха и предельной реактивной мощностью, допустимой по договору с энергосистемой по формуле: Qк =Qпотр.дв–Qэ =Рпотр.дв*(tgφср.взв–tgφэ), (5.1) где tgφэ =√[(1/cosφэ²)–1]=√[(1/0,96²)–1]=0,2917 и Qк =98,8*(0,4781–0,2917)=18,4 квар По таблице 26 [1] выбираем две батареи конденсаторов КС2–0,38–36–3У3 мощностью Qб =36 квар на напряжение Uном =0,38 кВ.  6 Выбор схемы трансформаторной подстанции и схемы подключения контрольно-измерительных приборовДля питания силовой и осветительной нагрузок цеха пищевого предприя-тия выбираем двухтрансформаторную подстанцию (ТП). Подстанции с двумя трансформаторами применяют при значительной мощности нагрузок и для потребителей 1 категории, а также при трехсменной работе электроприемников 2 категории. Кроме того, двухтрансформаторные под-станции могут оказаться целесообразными в следующих случаях: – при неравномерном суточном или годовом графике нагрузок, в част-ности, при наличии сезонных нагрузок или при одно-двухсменной работе со значительной разницей загрузки смен; – когда мощность трансформаторов лимитируется условиями их транс-портировки, высотой помещения и другими соображениями, требующими уменьшения массы или габаритов трансформаторов; – при расширении подстанции, если окажется нецелесообразной замена существующего трансформатора на более мощный. Электрическая схема двухтрансформаторной подстанции приведена в приложении В. По таблицам 27–30 [1] выбираем необходимые контрольно-измеритель-ные приборы и подключаем их к вторичной обмотке трансформатора. Для измерения силы переменного тока частотой 50 Гц выбираем ампер-метры электромагнитные Э30 с пределом измерения 0÷200 А. Для подключения амперметров к вторичной обмотке трансформатора выбираем измерительные трансформаторы тока ТКЛ–0,5 на напряжение Uном = =0,5 кВ и номинальный первичный ток I1ном =200 А. Для измерения напряжения в цепи переменного тока частотой 50 Гц выбираем вольтметры электромагнитные Э30 с пределом измерения 0÷600 В. Для подключения вольтметров к вторичной обмотке трансформатора выбираем измерительные трансформаторы напряжения НОС–0,5 на напряжение Uвн =380 В, Uнн =100 В.  Для измерения активной мощности в цепи переменного тока частотой 50 Гц выбираем ваттметры Д700. К вторичной обмотке трансформатора ваттметры подключаем через измерительные трансформаторы тока и напряжения.Для измерения расхода электроэнергии в трехфазной цепи выбираем трехфазные двухэлементные счетчики активной энергии СА–3 на напряжение Uном =380 В, токи I1ном =200 А и I2ном =5 А. К вторичной обмотке трансформатора счетчики подключаем через измерительные трансформаторы тока. 7 Определение годового расхода энергии Данные предыдущих расчетов сводим в таблицу 2: Таблица 2–Суммарные данные расчета системы электроснабжения цеха
При односменной работе цеха (2000 час/год) среднее годовое число часов использования внутреннего освещения принимаем равным 500 час. В нижней графе таблицы подводим общий итог потребной мощности и годового расхода активной и реактивной энергии цеха.  8 Расчет годовой стоимости потребляемой электрической энергииДля предприятий действует двухставочный тариф, состоящий из годовой платы за 1 кВт заявленной максимальной мощности и 1 кВт∙ч отпущенной потребителю активной электрической энергии. Оплату за электроэнергию, израсходованную цехом в течении года рас-считаем по формуле: N=(Рмакс*Nо+WаΣ*Nд)*(1–а), (8.1) где N – годовая плата за электpоэнеpгию, pуб.; Nо =300 руб./кВт – плата за 1 кВт заявленной потpебителем максимальной мощности; Pмакс – наибольшая потребляемая получасовая мощность, совпадающая по времени с периодом максимальной нагрузки системы: Pмакс =1,5*РпотрΣ =1,5*114,16=171,24 кВт Nд =1,025 руб./кВт∙ч – плата за 1 кВт∙ч отпущенной потребителю активной энергии при установке счетчиков энергии на стороне вторичного напряжения трансформатора; WaΣ – количество активной энергии, отпущенной предприятию за год, кВт∙ч; a – скидка к тарифу на электроэнергию за компенсацию реактивной мощности в электроустановках потребителей. При расчетах принимается равной 0,02...0,08 (в работе примем a=0,05). Стоимость потребляемой за год электрической энергии по (8.1): N=(171,24*300+205280*1,025)*(1–0,05)=248695 руб.=248,7 тыс. руб. Заключение В процессе выполнения данной курсовой работы спроектированы и рассчитаны основные элементы системы электроснабжения цеха пищевого предпри-ятия. Выбрана радиальная схема внутрицеховой сети, как более надежная для бесперебойного электропитания всех потребителей. На листе А4 вычерчен план цеха, на нем размещены указанные в задании электродвигатели, трансформаторы, распределительные пункты и щиты освещения, кабели, идущие от транс-форматоров к РП1 и РП2 и линии питания электродвигателей. В результате расчета схемы электроснабжения выбраны необходимые кабели и электропроводка, а также основное электрооборудование. Спроектирована сеть общего освещения с применением люминесцентных светильников ЛСП 12–2×80. В результате расчета выбрано оптимальное количество светильников, обеспечивающее требуемый уровень освещенности помещения и рабочих мест. На листе А4 вычерчена схема размещения и подключения светильников к системе электроснабжения цеха. Для питания силовой и осветительной нагрузок цеха выбрана двухтрансформаторная подстанция. На основании расчета полной потребной мощности си-лового трансформатора, равной 115,53 кВ∙А выбран трансформатор ТМ–160/10. Для компенсации реактивной мощности выбрана батарея конденсаторов КС2–0,38–36, обеспечивающая заданную величину коэффициента мощности. На листе А4 вычерчена электрическая схема двухтрансформаторной подстанции и схема внутрицеховой сети. На схеме подстанции подключены необхо-димые контрольно-измерительные приборы. В завершение курсовой работы определены годовой расход энергии и сто-имость электроэнергии, потребляемой цехом за год в сумме 248,7 тыс. руб.   Список использованных источников1 Герасимова Л.А., Пустарнакова С.А. Курсовое проектирование. Справочное пособие по выполнению курсовой работы по дисциплине “Общая электротехника и электроника”.– Мелеуз, 2005. 2 Иноземцев И.М., Иванов О.А., Попов А.А., Гаврилюк Я.Д. Общая электротехника и электроника. Электротехника и электроника. Задания и мето-дические указания к выполнению курсовой работы. – М.: МГТА, 2003. 3 Федоров А.А. и др. Основы электроснабжения промышленных пред-приятий. – М.: Энергоатомиздат, 1984. 4 Электротехника и электроника. Под ред. В.Г. Герасимова. В 3-х книгах. – М.: Энергоатомиздат, 1997...1999.  Приложение А(обязательное) Схема электроснабжения электрооборудования  Рисунок А.1– Схема электроснабжения электрооборудования  Приложение Б(обязательное) Схема размещения светильников  Рисунок Б.1– Схема размещения светильников Приложение Б(обязательное) Схема размещения светильников  Рисунок Б.1– Схема размещения светильников  Приложение В(обязательное) Электрическая схема двухтрансформаторной подстанции  Рисунок В.1– Электрическая схема двухтрансформаторной подстанции | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||