Расчёт системы электроснабжения механического отделения цеха

ГОУ ВПО Петрозаводский государственный университет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                             Курсовая работа

 

Расчёт 

системы электроснабжения механического отделения цеха (Вариант №4).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                                   Студент   Иевлев В.А.

                                                                                            физико-технический факультет

                                                                  группа 21409

                                                                                         преподаватель Едомина О.В.

 

 

 

 

                                                                   

 

Петрозаводск

2012

                                                                           ВВЕДЕНИЕ

   

         

Огромная роль энергетики в развитии народного хозяйства определяется тем, что любой производственный процесс во всех отраслях промышленности, связан с возрастающими масштабами использования электроэнергии.

Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которой приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С  помощью электрической энергии  приводятся в движение миллионы станков  и механизмов, освещение помещений, осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем.

Электроэнергия как энергоноситель обладает особыми свойствами. К преимуществам  относятся: относительная простота производства, возможность практически  мгновенно передавать огромную энергию  на большие расстояния при малых  потерях, универсальность, т.е. относительно простые методы преобразования в  другие виды энергии, простота управления электрическими установками и высокий  КПД электротехнических устройств. Так как электроэнергия может  быть передана на значительные расстояния; благодаря этому представляется возможным использовать для нужд общества естественные источники энергии, удалённые от центров потребления. Всё это определяет значение, которое  электрическая энергия приобрела  в современном мире.

Решение вопросов оптимизации  систем электроснабжения невозможно без  применения различных математических методов, позволяющих осуществить  выбор наиболее экономически целесообразного  варианта.

 

Основными вопросами электроснабжения, требующими математического анализа  являются:

1.   Рациональный выбор всех элементов системы электроснабжения ( числа и мощности трансформаторов; сечений проводов, шин и кабелей; компенсирующих устройств, электрической аппаратуры ).

2.   Выбор рационального напряжения систем внешнего и внутреннего электроснабжения промышленных предприятий.

3.      Определение основных показателей электрической нагрузки предприятия.

4.   Нахождение рационального места расположения главной понизительной или главной распределительной подстанции и компенсирующих устройств на выбранной территории.

5.      Выбор схемы питания и аппаратуры с учётом надёжности электроснабжения предприятия.

6.      Вопросы качества напряжения.

 

             В системе электроснабжения объектов можно выделить три вида электроустановок:

• по производству электроэнергии – электростанции;
• по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии – электрические сети и подстанции;
•          по потреблению электроэнергии в производственных и бытовых нуждах – приёмники электроэнергии.

По  технологическому назначению приёмники  электрической энергии классифицируются в зависимости от вида энергии, в  который данный электроприемник преобразует электрическую энергию: электродвигатели приводов машин и механизмов; электротермические установки; электрохимические установки; установки электроосвещения; установки электростатического и электромагнитного поля, электрофильтры; устройства контроля и испытания изделий ( рентгеновские аппараты, установки ультразвука и т.д. ). Приёмники электрической энергии характеризуются номинальными параметрами: напряжением, током, мощностью и др.

 

            Электрические сети подразделяют по следующим признакам:

• Напряжение сети. Напряжение в сетях может быть до 1 кВ – низковольтными и выше 1 кВ – высоковольтными.
• Род тока. Сети могут быть постоянного и переменного тока.

 

 

• Назначение (питающие сети, распределительные, сети, городские сети, сети промышленных предприятий, сети электрического транспорта, сети сельской местности, районные сети, сети межсистемных связей).
• Конструктивное выполнение сетей (воздушные, кабельные).

В настоящее  время осуществляется переход к  ресурсосберегающему направлению  развития энергетики в связи с  удорожанием традиционных источников сырья, возрастающих требований природоохранного характера.

 

 

Сводная ведомость электрооборудования

 

Участок		№	Технологическое оборудование		Тип электрооборудования	Номинальные параметры электрооборудования
Механический			Тип	Мощность (кВт)		Мощность (кВт)	Cos ϕ	η	ki= Iп/Iн	n	Kи
	I		Металлорежущие станки	1,0	АИР 71 B2	1,1	0,83	0,79	6,5	5	0,14
				1,6	АИР 80 B2	2,2	0,87	0,83	6,4	4
				2,0	АИР 80 B2	2,2	0,87	0,83	6,4	4
				2,5	АИР 90 L2	3,0	0,9	0,84	7,0	3
	II		Металлорежущие станки	5,0	АИР 100 L2	5,5	0,89	0,87	8,0	4
				7,0	АИР 112 M2	7,5	0,88	0,87	7,5	6
				10,0	АИР 132 M2	11,0	0,9	0,88	7,5	4
				15,0	АИР 160 S2	15,0	0,86	0,88	7,5	6
				20,5	АИР 180 S2	22,0	0,89	0,9	7	4
	III		Карусельные станки с ЧПУ	105	АИР 280 S2	110	0,9	0,94	7,2	-	0,14
				125	АИР 280 M2	132	0,9	0,94	8,5	2
				150	АИР 315 S2	160	0,92	0,94	7,2	1
	IV		Универсальные станки с ЧПУ	55	АИР 225 M2	55	0,93	0,91	7,5	3	0,14
				70	АИР 250 S2	75	0,93	0,91	7,5	1
				85	АИР 250 M2	90	0,93	0,91	7,5	-
	V		Вентиляторы	7,5	АИР 112 M2	7,5	0,88	0,83	7,5	5	0,7
				11	АИР 132 M2	11	0,9	0,83	7,5	1
	VI		Кран-балки	22	АИР 200 L8	22	0,81	0,9	6	2	0,1

                 

 

 

Краткая характеристика производства и электроприемников

Механический участок осуществляет механическую обработку заготовок и готовых металлоконструкций.

Механический участок оснащен: Сверлильными, токарно-карусельными, токарно-винторезными, вертикально, горизонтально и торцефрезерными станками.

Для проведения специальных работ: плоско-шлифовальные станки, долбежный станок, зубофрезерный

 

Выбор напряжения и категорию  цеховой питающей электросети

 

В отношении обеспечения  надежности электроснабжения электроприемники разделяют на следующие три категории:

 

 Электроприемники I категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

 Из состава электроприемников I категории выделяют особую группу электроприемников, бесперебойная работы которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

 

 Электроприемники II категории — электроприемники, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

 

 Электроприемники III категории — все остальные электроприемники, не подходящие под определения I и II категорий.

Для механического цеха я выбрал 3 категорию электроснабжения, т.к. перерыв в электроснабжении не приведёт к значительному ущербу и браку продукции и рассматриваем только локальный цех, а под 2 категорией подразумевается брак продукции и ущебу в рамках группы цехов, расположенных в одном районе

 

Исходя из того, что  всё  оборудование работает на номинальном  напряжении 380В, то принимаем питающее напряжение 220/380 В.

 

Электроснабжение будет  выполняться от одной трансформаторной подстанции 10/0,4 с питанием трансформатора от одной ВЛ.

 

 

 

 

Расчет электрических  нагрузок

 

Определение электрических нагрузок производится с целью выбора числа и мощности трансформаторов, выбора кабелей и шинопроводов, проверки их по нагреву и потере напряжения, для расчёта отклонений и колебаний напряжения, выбора коммутационно-защитной аппартуры и компенсирующих устройств.

 

                                        

                              

 

Электрическая схема участка  цеха

 

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ  НА ГРУППЫ

 

3-фазный ДР:

- металлорежущие станки (1; 1,6; 2; 2,5; 5; 7; 10; 15; 20,5 кВт) 

- Карусельные станки (105; 125; 150 кВт) 

- Универсальные станки (55; 70; 85 кВт) 

- Вентиляторы (7,5; 11 кВт) 

3-фазный ПКР: 

- Кран-балки (22 кВт) 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчетная нагрузка осветительных приемников в системе 

общего равномерного освещения

 

Площадь цеха: S=32*24=768

Согласно СНиПу освещенность в металлорежущем цехе составляет 500 лк. Для освещения будем использовать промышленные подвесные светодиодные светильники СДУУ 210 со световой отдачей 90 лм/Вт мощностью 210 Вт

500 [лм/] / 90 [лм/Вт]=5,56 [Вт/

 5,56 [Вт/* 768=4270 [Вт]

 

Найдем кол-во светильников

N==4270/210=20,3 светильника

Поскольку 20 светильников будет мало мы ставим 21.

 

Найдем потребляемую ими  мощность.

=21*210=4410 Вт

Поскольку у нас получилось число светильников кратное 3м, то их можно подключить по 18 светильников на одну фазу и дальше рассматривать как трехфазную нагрузку.

 

 

Расчет 3-фазных электрических  нагрузок

 

     Нагрузки 3-фазного ПКР приводятся к длительному режиму.

                                               Р_п=Р_{н* = 22*(0,4})^1/2=14 кВт

 

 

 

 

 

 

 

Распределение нагрузок по секциям

 

Секция 1	Приведенная нагрузка, кВт		Секция 2
РП1			РП2
Кран-балки			Кран-балки
22 кВт	14	14	22 кВт
ШМА1			ШМА-2
Металлорежущие станки			Металлорежущие станки
1,1 кВт*2	2,2	3,3	1,1 кВт*3
2,2 кВт*3	6,6	2,2	2,2 кВт*1
2,2 кВт*2	4,4	4,4	2,2 кВт*2
3,0 кВт*2	6	3	3,0 кВт*1
5,5 кВт*2	11,0	11,0	5,5 кВт*2
7,5 кВт*3	22,5	22,5	7,5 кВт*3
11 кВт*2	22	22	11 кВт*2
15 кВт*3	45	45	15 кВт*3
22 кВт*2	44	44	22 кВт*2
Карусельные станки			Карусельные станки
132 кВт*1	132	132	132 кВт*1
		160	160 кВт*1
Универсальные Станки			Универсальные Станки
55 кВт*2	110	55	55 кВт*1
75 кВт*1	75	-
Вентиляторы			Вентиляторы
7,5 кВт*3	22,5	15	7,5 кВт*2
11 кВт*1	11
ЩО
Светодиодные светильники
0,210кВт*21	4,41
	532,61	533,4
		Итого	1066,01