Электроснабжение и электрооборудование цеха металлорежущих станков

ФГОУ СПО «Пензенский колледж управления

и промышленных технологий им. Е. Д. Басулина»



















ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ


Содержание проекта



Введение

1. Теоретическая часть

1.1 Краткая характеристика цеха, краткое описание технологического процесса

1.2 Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения. Ведомость потребителей электроэнергии

1.3 Выбор величины питающего напряжения

1.4 Выбор схемы электроснабжения цеха

1.4.1 Задачи электроснабжения цеха

1.4.2 Выбор схемы электроснабжения по цеху

2. Расчетная часть

2.1 Расчет электрических нагрузок

2.2 Компенсация реактивной мощности и выбор компенсирующего устройства

2.3 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховой подстанции 

2.4 Расчет и выбор силовой сети, сечения проводов и кабелей

2.5 Выбор аппаратов защиты и автоматики

3. Экономическая часть проекта

3.1 Система планово-предупредительного ремонта

3.2 Особенности ремонта электрооборудования и его техническая характеристика

3.3 Расчет ремонтной сложности электрооборудования

Заключение

Список используемых источников


Введение



Важнейшая роль в экономике страны принадлежит машиностроению. От темпов развития машиностроения характерно зависит рост механической оснащенности всех отраслей народного хозяйства.

Машиностроение характерно чрезвычайным многообразием технологических процессов, в которых используется электроэнергия: литейное производство и сварка, обработка металлов давлением и резанием, упрочняющая термообработка, нанесение защитных и отделочных покрытий и т.д.

Предприятия машиностроения широко оснащены электрифицированными подъемно-транспортными механизмами, насосными компрессорными установками, механообрабатывающим и сварочным оборудованием. Автоматизация в машиностроении затрагивает не только отдельные технологические агрегаты и вспомогательные механизмы, но и целые комплексы, автоматизированные поточные линии, цеха и заводы.

Научно-технический прогресс предполагает рост энерговооруженности в промышленности за счет совершенствования и внедрения нового, экономичного и технологичного электрооборудования. Электроприемники, преобразующие электрическую энергию в другие виды энергии, прочно занимают ведущее положение в подавляющем большинстве производственных процессов.

Постоянное повышение энерговооруженности производства обеспечивается опережающим развитием электроэнергетики.

Эффективность производства и качества продукции во многом определяются надежностью средств производства и, в частности, надежностью электрооборудования.

Интенсивное развитие технических средств вызвало необходимость совершенствования методики проектирования и создания на ее основе новых высокоэффективных предприятий. В современных условиях эксплуатация электрооборудования требует все более глубоких и разносторонних знаний, а задачи создания нового или модернизация существующего электрифицированного технологического агрегата, механизма или устройства решаются совместными усилиями технологов, механиков, электриков.

Реконструкция действующих производств при использовании современного оборудования, на базе энергосберегающих технологий – одна из основных задач перевооружения производства.

В условиях научно-технического прогресса значительно усложнились взаимоотношения человека с природой. Научно-технический прогресс создал огромные возможности для покорения сил природы, а вместе с тем для ее загрязнения и разрушения. Промышленный прогресс сопровождается поступлением в биосферу огромного количества загрязнений, которые могут нарушить природное равновесие и угрожать здоровью людей.

Курс на интенсификацию экономического развития требует дальнейшего повышения эффективности использования природных ресурсов. Исходя из этого, намечено расширить научную разработку фундаментальных и прикладных проблем охраны природы, а также повысить эффективность использования имеющегося оборудования.

Актуальность темы курсового проекта соответствует задаче технического перевооружения – созданию высокоэффективного энергосберегающего производства.

	
1. Теоретическая часть

	

	1.1 Краткая характеристика цеха, краткое описание технологического процесса

	

	Основным электрооборудованием цеха металлорежущих станков являются группы токарных, шлифовальных и заточных станков. Рассмотрим эти группы:

К токарной группе можно относятся токарно-винторезные станки марки 16К25 мощностью 11 кВт.

К шлифовальному оборудованию относятся станки кругло-, плоско-, внутри- и резьбо-шлифовальные станки мощностью от 0,4 кВт у внутри-шлифовального станка марки 3М225В до 5,5 кВт у резьбо-шлифовального станка марки 5К823В.

К заточной группе относятся: универсально заточные станки, заточные, заточные для червячных фрез и заточные для круглых плашек. Мощность находится в пределах от 0,4 кВт у универсально заточных станков до 2,2 кВт у заточных.

Для станков существуют три режима работы:

Продолжительный, в котором машины могут работать долго, и превышение температуры отдельных частей машины не выходит за установленные пределы;

Повторно-кратковременный, здесь рабочие периоды tр чередуются с периодами пауз t0, а длительность всего цикла не превышает 10 минут. В этом режиме работают электродвигатели мостовых кранов, подъемников, сварочные аппараты.

Кратковременный, при котором рабочий период не настолько длителен, чтобы температуры отдельных частей машины достигали установившегося значения, а период остановки настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды.

Надежность электроснабжения – способность системы обеспечить предприятие электроэнергией хорошего качества.

По обеспечению надежности электроснабжения электроприемники разделяют на три категории:

Электроприемники, где перерыв в электроснабжении повлечет за собой опасность для жизни людей, повреждения дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции.

Электроприемники, здесь перерыв приводит к массовому недоотпуску продукции, простоем рабочих мест, механизмов и промышленного процесса.

Электроприемники несерийного производства продукции, вспомогательные цеха, коммунально-хозяйственные потребители, сельскохозяйственные заводы. Перерыв в электроснабжении до 24 часов.



1.2 Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения. Ведомость потребителей электроэнергии



Потребителями электроэнергии данного цеха являются станки токарной, заточной шлифовальной групп. 

Токарно-винторезные станки предназначены для выполнения разнообразных работ. На этих станках можно обтачивать наружные цилиндрические, конические и фасонные поверхности, растачивать цилиндрические и конические отверстия, обрабатывать торцовые поверхности; нарезать наружную и внутреннюю резьбы; сверлить, зенкеровать и развертывать отверстия; производить отрезку, подрезку и др. операции.

Шлифовальные станки предназначены для обработки деталей шлифованными кругами. На них можно обрабатывать наружные и внутренние цилиндрические, конические и фасонные поверхности и плоскости, разрезать заготовки, шлифовать резьбу и зубья зубчатых колес, затачивать режущий инструмент и др. В зависимости от формы шлифуемой поверхности и вида шлифования станки общего назначения подразделяют на круглошлифовальные, бесцентрово-шлифовальные, внутришлифовальные, плоскошлифовальные и специальные.

Заточные станки. В зависимости от характера выполнения операций заточные станки делят на простые, универсальные, специальные, а по виду обработки – на станки для абразивной заточки и доводки и безабразивной (анодно-механический, электроискровой и др.). Универсальные заточные станки применяют для заточки и доводки резцов, сверл, зенкеров, разверток, метчиков, фрез, долбяков, червячных фрез и выполняют наружное и внутреннее шлифование. Специальные заточные станки предназначены для заточки резцов, сверл, червячных фрез и т.п.

Все оборудование представлено в ведомости потребителей электроэнергии.



1.3 Выбор величины питающего напряжения



Учитывая, что определяющим параметром технико-экономических показателей является в основном принятое напряжение, рассматриваются возможные варианты электроснабжения, т.е. осуществляется выбор питающего напряжения.

Напряжение 10 кВ применяют для внутризаводского распределения энергии:

- на крупных предприятиях с наличием двигателей, допускающих непосредственное присоединение к сети 10 кВ;

- на предприятиях небольшой и средней мощности при отсутствии или незначительном числе двигателей, которые могут быть присоединены непосредственно к сети 6 кВ;

- при наличии заводской электростанции с напряжением генераторов 10 кВ.

Напряжение 6 кВ применяют:

- при наличии на предприятии значительного количества электроприемников на это напряжение;

- при наличии заводской электростанции на напряжение 6кВ;

- на реконструируемых предприятиях, имеющих напряжение 6кВ.

Для внутрицеховой системы электроснабжения используется напряжение 380 и 660В.

Напряжение 380 В применяют для питания силовых общепромышленных электроприемников.

Напряжение 660 В рекомендуется для применения в следующих случаях:

если по условиям генплана, технологии и окружающей среды не могут быть осуществлены в должной мере глубокие вводы, дробление цеховых подстанций и приближение их к центрам питаемых ими групп электроприемников, и в связи с этим имеют место протяженные и разветвленные сети до 1000 В, а также при крупных концентрированных нагрузках.

Целесообразность применения напряжения 660 В должна обосновываться технико-экономическими сравнениями с напряжением 380/220 В с учетом перспективного развития предприятия, удешевления электродвигателей 660 В и лучшего их КПД по сравнению с электродвигателями 6 кВ, а также с учетом уменьшения потерь электроэнергии в сети 660 В по сравнению с сетью 380 В.

Для осветительных установок преимущественно применяют осветительные сети переменного тока с заземленной нейтралью напряжением 380/220 В.

Сети с изолированной нейтралью напряжением 220 В и ниже используют, в основном, в специальных электроустановках при повышенных требованиях к электробезопасности.

Постоянный ток применяется для резервного питания особо ответственных осветительных приемников и в специальных электроустановках.

При напряжении силовых приемников 380 В питание освещения, как правило, осуществляют от трансформаторов 380/220 В, общих для силовой и осветительной нагрузок.

Обеспечение качества электроэнергии на зажимах приемников электроэнергии – одна из наиболее сложных задач, решаемых в процессе проектирования и эксплуатации систем электроснабжения. Для рациональной работы электроприемников необходимо, чтобы качество электроэнергии трехфазных сетей соответствовало качественным показателям регламентируемых ГОСТ 13109-77:

- отклонение напряжения (+- 5 % для осветительной сети, +- 5-10% для силовой сети);

- отклонение частоты (от 1,5 до 4%);

- коэффициенты не симметрии и неуравновешенности напряжений (Ки <=2%)

Исходя из вышеперечисленных требований устанавливаем напряжение для цеха металлорежущих станков 380/220 В для силовой и осветительной сети, с учетом требований показателей качества напряжения внутризаводского распределения энергии – 10 кВ



1.4 Выбор схемы электроснабжения цеха



1.4.1 Задачи электроснабжения цеха

Основной задачей электроснабжения является обеспечение потребителей электроэнергией. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмы, освещаются помещения, осуществляется автоматическое управление производственными процессами и т.д.

Для обеспечения бесперебойности производственного процесса и постоянного обновления оборудования современные системы электроснабжения предприятия должны обладать повышенной надежностью и гибкостью, обеспечивать заданные показатели качества электроэнергии, быть высокоэкономичными, удобными в эксплуатации и соответствовать требованиям пожаро-, взрыво и электробезопасности.

На надежность системы электроснабжения влияют:

- соответствия пропускной способности сети;

- схемы соединения элементов сети;

- наличие чувствительных быстродействующих и селективных защит;

- наличие или отсутствие в энергосистеме дефицита мощности и запасных резервных элементов и другие факторы.

Системы электроснабжения предприятия должны удовлетворять также следующим требованиям:

Обеспечения надлежащего качества электроэнергии, уровней и отклонения напряжения, стабильность частоты и др.;

Экономии цветных металлов и электроэнергии;

Максимального приближения источников высшего напряжения к электроустановкам потребителей, обеспечивающего минимум сетевых звеньев и ступеней промежуточной трансформации снижения первичных затрат и уменьшения потерь электроэнергии с одновременным повышением надежности.

Выполнение этих требований обеспечивается, прежде всего, надлежащим образом на основании соответствующих расчетов мощности источников электропитания и пропускной способности всех элементов системы электроснабжения, выборы их высоконадежного конструктивного исполнения и стойкости в аварийных режимах, использованием современных систем защиты и автоматики, надлежащей эксплуатацией.

Через системы электроснабжения осуществляется учет электроэнергии и контроль за рациональным ее расходованием.

К важнейшим задачам, которые должны быть решены в процессе проектирования систем электроснабжения промышленных предприятий, относятся следующие:

Выбор наиболее рациональной с точки зрения технико-экономических показателей системы питания цеха;

Правильный, технически и экономически обоснованный выбор числа и мощности трансформаторов для главной понизительной и цеховых подстанций;

Выбор экономически целесообразного режима работы трансформаторов;

Выбор рациональных напряжений в схеме определяющих, в конечном счете, размеры капиталовложений, расход цветного металла, величину потерь электроэнергии и эксплуатационные расходы;

Выбор электрических аппаратов, изоляторов и токоведущих устройств в соответствии с требованиями технико-экономической целесообразности;

Выбор сечения проводов, шин, кабелей в зависимости от ряда технических и экономических факторов.

Потребители электроэнергии имеют свои специфические особенности, чем и обусловлены определенные требования к их электроснабжению – надежность питания, качество электроэнергии, резервирование и защита отдельных элементов и др.

При проектировании сооружений и эксплуатации систем электроснабжения промышленных цехов необходимо правильно в технико-экономическом аспекте осуществлять выбор напряжений, определять электрические нагрузки, выбирать тираж, число и мощность трансформаторных подстанций, виды их защиты, системы компенсации реактивной мощности и способы регулирования напряжений.




1.4.2 Выбор схемы электроснабжения по цеху

Цеховые сети делят на питающие, которые отходят от источника питания (подстанции), и распределительные, к которым присоединяются Электроприемники.

Внутрицеховое распределение электроэнергии может выполняться по трем схемам:

- радиальной;

- магистральной;

- смешанной.

Выбор определяется категорией надежности потребителей, их территориальным размещением, особенностями режимов работы и технико-экономическими показателями системы.

Цеховые сети распределения электроэнергии должны:

		Обеспечивать необходимую надежность электроснабжения приемников электроэнергии в зависимости от их категории;

		Быть удобными и безопасными в эксплуатации;

		Иметь конструктивное исполнение, обеспечивающее применение индустриальных и скоростных методов монтажа.

Магистральная схема используется на большие токи (до 6300А), может подключаться непосредственно к трансформатору без распределительного устройства на стороне низшего напряжения, и выполняются с равномерным распределением электроэнергии к отдельным потребителям. Магистральные схемы обладают универсальностью, гибкостью (позволяют заменить технологическое оборудование без изменения электрической сети).

Радиальная схема электроснабжения представляет собой совокупность линий цеховой электрической сети, отходящих от распределительных устройств низшего напряжения трансформаторной подстанции и предназначенных для питания небольших групп приемников электроэнергии, расположенных в различных местах цеха. Распределение электроэнергии к отдельным потребителям при радиальных схемах осуществляется самостоятельными линиями от силовых пунктов, располагаемых в центре электрических нагрузок данной группы потребителей. Достоинством радиальных схем является высокая надежность питания и возможность применения автоматики.

Однако радиальные схемы требуют больших затрат на установку распределительных центров, проводку кабеля и проводов.

В проектируемой работе для электроснабжения цеха металлорежущих станков на основе анализа источников литературы выбрана магистральная схема, представленная на листе формата А3. Расчетные группы электроприемников представлены в таблице 2.



Таблица 2 Расчетные группы электроприемников

№

№ позиции на чертеже

Наименование оборудования



Количество



Модель



Рн

кВт

Ки

Cosφ/tgφ

1

1-3

Универсально-заточные

3

3644

0,4

0,14

0,5/1,73

2

4,5

Заточные для червячных фрез

2

3Б662ВФ2

2,2





3

6,11

Заточные

2

3Д642Е**

2,2





4

7,10

Токарно-винторезные

2

16К25

50





5

8,9

Заточные для круглых плашек

2

3616

0,8





6

12,18

Резьбошлифовальные

2

5К823В

5,5





7

13-15

Плоскошлифовальные

3

3Е710А

3





8

16,17,22

Внутришлифовальные

3

3М225В

1





9

19,21

Круглошлифовальные

3

3У10С

1,1





10



Вентиляторы

3

ВУ

20

0,6

0,8/0,75




2. Расчетная часть



2.1 Расчет электрических нагрузок



В этом разделе рассматриваются методы определения электрических нагрузок, осуществляется расчет силовых нагрузок и составляется сводная ведомость.

Создание каждого промышленного объекта начинается с его проектирования: определения ожидаемых (расчетных) нагрузок.

При определении расчетных электрических нагрузок можно пользоваться основными методами:

упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума);

удельного потребления электроэнергии на единицу продукции;

коэффициента спроса;

удельной плотности электрической нагрузки на 1 м2 производственной площади.

	Расчет ожидаемых нагрузок приводится методом упорядоченных диаграмм, 

	являющимся в настоящее время основным при разработке технических и рабочих проектов электроснабжения.

	Расчетная максимальная мощность электроприемников определяется из выражения: 

	

	Pmax=Kmax * Kи * Pном = Kmax * Pсм,

	

	где: Kи – коэффициент использования;

	Kmax – коэффициент максимума активной мощности;

	Pсм – средняя активная мощность электроприемников за более загруженную схему.

	Для группы электроприемников за более загруженную смену режима работы средняя активная и реактивная нагрузки определяются по формуле:

	

	Рсм = Кu * Рном

	Qсм = Pсм * tg φ,

	

	где tg φ – соответствует средневзвешенному cos φ, характерному для электроприемников данного режима работы.

	Средневзвешенный коэффициент использования определяется по формуле:

	

	КU.СР.ВЗ. = ∑Рсм / ∑Рном,

	

	где ∑Рсм – суммарная мощность электроприемников и групп за наиболее загруженную смену;

	∑Рном – суммарная номинальная мощность электроприемников в группе.

	Относительное число электроприемников определяется по формуле:

	

	N* = n1/n, 

	

	где n1 – число крупных приемников в группе;

	n – число всех приемников в группе.

	Относительная мощность наибольших по мощности электроприемников определяется из выражения:

	

	Р* = ∑Рn 1/∑Рном,

	

	где ∑Рn 1 – суммарная активная номинальная мощность крупных электроприемников группы;

	∑Рном – суммарная активная номинальная мощность электроприемников группы.

	Основное эффективное число электроприемников в группе определяется по справочным таблицам, исходят из значений n* и Р* 

	

	n*э = f(n*; P*)

	

	Эффективное число электроприемников в группе определяется по формуле:

	

	Nэ = n*э * n

	

	Коэффициент максимума определяется по справочным таблицам, исходя из значений nэ и КU.СР.ВЗ.:

	

	Кmax = f(Nэ; КU.СР.ВЗ.)

	

	Расчетная максимальная активная мощность цепи:

	

	Рмах = Кмах * ∑Рсм

	

	Расчетная максимальная реактивная мощность в цепи:

	

	Qmax = 1.1 ∑Qсм

	

	Полная расчетная мощность группы определяется по формуле:

	

	Smax = √Pmax2 + Qmax2

	
Максимальный расчетный ток группы определяется по формуле:

	

	Imax = Smax/(√3 * Uном)

	

	Расчет ожидаемых нагрузок цеха металлорежущих станков.

	1. Определяем среднюю активную и реактивную мощности за более загруженную схему электроприемников.

	Пример расчета для станков позиции 1-3

	

	Рсм1-3 = Рном × Ки = 0,4 × 0,14 × 3 = 1,68 кВт

	Qсм1-3 = Рсм1-3 × tgφ = 1,68 × 1,73 = 2,9 кВАр

	

	Остальные данные по расчету представлены в таблице 4

	2. Определяем суммарную мощность по группе:

	

	∑Pном = 3 Pном1-3 + 2 Pном4,5 + 2 Pном6,11 + 2 Pном7,10 + 2 Pном8,9 + 2 Pном12,18 + 3 Pном13-15 + 3 Pном16,17,22 + 2 Pном19,21 + 3 Pном вент = 193,5 кВт

	

	3. Суммируем активные и реактивные нагрузки:

	

	∑Pсм = Pсм1-3 + Pсм4,5 + Pсм6,11 + Pсм7,10 + Pсм8,9 + Pсм12,18 + Pсм13-15 + Pсм16,17,22 + Pсм19,21 + Pсм вент = 57,12 кВт

	∑Qсм = Qсм1-3 + Qсм4,5 + Qсм6,11 + Qсм7,10 + Qсм8,9 + Qсм12,18 + Qсм13,15 + Qсм16,17,22 + Qсм19,21 + Qсм вент = 36,53 кВАр.

	

	4. Определяем средневзвешенное значение коэффициента использования:

	Ки.ср.вз = 57,12/193,5 = 0,3

	5. Определяем относительное число электроприемников:

	N* = 5/25 = 0,2

	6. Определяем относительную мощность наибольших по мощности электроприемников:

	

	Р* = 160/193,5 = 0,83 кВт

	

	7. Основное эффективное число электроприемников в группе определяем по таблице 2.2 исходя из значений N* и Р*:

	

	n*э = 0,27

	

	8. Определяем эффективное число электроприемников в группе:

	

	Nэ = 0,27 × 25 = 6,75

	

	9. Коэффициент максимума Кмах служит для перехода от средней нагрузки к максимальной. Коэффициент максимума активной мощности определяем по таблице 2.3, исходя из значений nэ и Ки.ср.вз:

	

	Кмах = 1,8

	

	10. Определяем расчетную максимальную активную мощность цепи:

	

	Рмах = 1,8 × 57,12 = 102,82 кВт

	

	11. Определяем расчетную максимальную реактивную мощность цепи:

	

	Qмах = 1,1 × 36,53 = 40,18 кВАр

	

	12. Определяем полную расчетную мощность группы:

	
Sмах = 

	

	13. Определяем максимальный расчетный ток группы:

	

	Iмах = 110,4/(1,73 × 0,38) = 157,7 А

	

	Таблица 3 Сводная ведомость электрических силовых нагрузок по цеху

	№ п/п

	Наименование оборудования

	Кол-во

	Рном, кВт

	Рсм, кВт

	Qсм, кВАр

	Кмах

	Ки

	Iмах, А

	Максимальная нагрузка

	

	

	

	

	

	

	

	

	

	Рмах, кВт

	Qмах, кВАр

	Sмах, кВА

	1-3

	Универсально-заточные

	3

	0,4

	1,68

	2,9

	1,8

	0,14

	

	

	

	

	4,5

	Заточные для червячных фрез

	2

	2,2

	0,93

	1,61

	

	

	

	

	

	

	6,11

	Заточные

	2

	2,2

	0,62

	1,07

	

	

	

	

	

	

	7,10

	Токарно-винторезные

	2

	50

	14

	24,23

	

	

	

	

	

	

	8,9

	Заточные для круглых плашек

	2

	0,8

	0,22

	0,38

	

	

	

	

	

	

	12,18

	Резьбошлифовальные

	2

	5,5

	1,54

	2,66

	

	

	

	

	

	

	13-15

	Плоскошлифовальные

	3

	3

	1,26

	2,18

	

	

	

	

	

	

	16,17,22

	Внутришлифовальные

	3

	1

	0,42

	0,73

	

	

	

	

	

	

	19-21

	Круглошлифовальные

	3

	1,1

	0,45

	0,78

	

	

	

	

	

	

	

	Вентиляторы

	3

	20

	36

	27,36

	

	0,6

	

	

	

	

	

	Итого по

	

	

	

	

	

	

	157,7

	102,82

	40,18

	110,4

	

2.2 Компенсация реактивной мощности и выбор компенсирующего устройства



Компенсация реактивной мощности или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий имеет большое народнохозяйственное значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.

Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям вызывает возникновение дополнительных потерь активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения.

Затраты, обусловленные этой передачей, можно уменьшить или даже устранить, если устранить влияние реактивной мощности в сетях низкого напряжения.

Компенсация реактивной мощности с одновременным улучшением качества электроэнергии непосредственно в сетях промышленных предприятий является одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок предприятия.

Для компенсации реактивной мощности применяются специальные,компенсирующие устройства, являются источниками реактивной энергии емкостного характера.

Мощность КУ (компенсирующие устройства) определяется из выражения:



Qk=α × Pmax × (tgφmax – tgφэ) кВар,



где Рмах – максимальная расчетная мощность;

α – коэффициент, учитывающий повышение cosφ естественным способом, принимается равным 0,9;

tgφэ определяется cosφэ = 0,92 – 0,95 коэффициентом мощности, устанавливаемым системой. Принимаем tgφэ = 0,33

tgφmax – расчетный максимальный коэффициент мощности

cosφmax = Pmax / Smax

cosφmax = 102,82/110,4 = 0,93

tgφmax = 0,39

Qк = 0,9 × 102,8 / (0,39 – 0,33) = 1542 кВАр



По расчетному значению реактивной мощности выбираем компенсирующие устройство типа УКН - 0,38 – 900 в количестве 2-х штук.



2.3 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховой подстанции



Трансформаторные цеховые подстанции являются основным звеном системы электроснабжения и предназначены для питания одного или нескольких цехов.

Одно-трансформаторные цеховые подстанции применяются при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складного» резерва или при резервировании, осуществляемом по перемычкам на вторичном напряжении.

Двух-трансформаторные подстанции применяются при преобладании потребителей 1-ой и 2-ой категорий.

Выбор числа и мощности трансформаторов обусловлен величиной и характером нагрузки, с учетом его перегрузочной способности, которая должна составлять 40% от мощности трансформатора.

При выборе трансформатора необходимо знать мощность подстанции:

Sp = 

где Sp – мощность трансформатора, потребляемая участком после компенсации, кВАр;

Pmax – суммарная активная максимальная мощность, кВт;

Qmax – суммарная реактивная максимальная мощность, кВАр

Qk – реактивная потребляемая мощность компенсирующего устройства, кВАр.

Мощность трансформатора, потребляемая с учетом 40% запаса, вычисляем по формуле:

Sm = 0,75 × Sp



где Sp – мощность трансформатора, потребляемая группой электроприемников после компенсации, кВА;

Мощность трансформатора с учетом климатических условий (среднегодовая температура отличается от Qср = 5о С) определяется из выражения:

где: Sm – мощность трансформатора, потребляемая с учетом 40% запаса

Qср – среднегодовая температура местности, где устанавливается трансформатор.



Sр = 

Sm = 0,75 × 125,7 = 94,3 кВА



По расчетной мощности равной 94,3 кВА с учетом температуры местности и 40% запаса, принимаем к установке трансформатор типа ТМ-100/10 У1



2.4 Расчет и выбор силовой сети, сечения проводов и кабелей



Все приемники электроэнергии рассчитаны на трехфазный переменный ток и напряжение 380 В, промышленную частоту 50 Гц, по степени надежности электроснабжения относятся ко второй категории, устанавливаются стационарно и по площади распределены равномерно.

Проводки электрических сетей от проходящего по ним тока, согласно закону Джоуля-Ленца, нагреваются.

Количество выделенной тепловой энергии пропорционально квадрату тока, сопротивлению и времени протекания тока. Чрезмерно высокая температура нагрева проводника может привести к преждевременному износу изоляции, ухудшению контактных соединений и пожарной опасности. Поэтому устанавливаются предельно допустимые значения температуры нагрева проводников в зависимости от марки и материала изоляции проводника в различных режимах.

Длительно протекающий по проводнику ток, при котором устанавливается наиболее длительно допустимая температура нагрева проводника, называется предельно допустимым током по нагреву.

При расчете сети по нагреву рассчитывается ток для каждого электроприемника и группы электроприемников, питающихся от одного силового пункта:

Расчетный ток для группы электроприемников:

Iр = 

где: Iр – расчетный ток;Uф – фазное напряжение.

Расчетный ток для каждого потребителя:

Iнр = 

где: Рн – номинальная мощность электроприемника – кВт;

Uн – номинальное напряжение, В;

cosφ – коэффициент мощности электроприемника;

η – коэффициент полезного действия электроприемника;

Пример расчета электроприемников силового пункта СП.

Iнр1= 400/(1,73*380*0,5*0,9)=1,4(А)



Таблица 4. Расчетно-монтажные данные по цеху

№

позиции

на чертеже

Наименование

	оборудования

Количество

Модель

Рн, кВт

Iн, А

Марка

Провода

1-3

Универсально-

заточные

3

3644

0,4

1,4

АПВ 4×2

4,5

Заточные для червячных фрез

2

35662ВФ2

2,2

7,4

АПВ 4×2

6,11

Заточные

2

3Д642**

2,2

7,4

АПВ 4×2

7,10

Токарно-винторезные

2

16К25

50

169

АПВ 4×95

8,9

Заточные для круглых плашек

2

3616

0,8

2,7

АПВ 4×2

12,18

Резьбошлифовальные

2

5К823В

5,5

18,6

АПВ 4×2,5

13-15

Плоскошлифовальные

3

3Е710А

3

10,1

АПВ 4×2

16,17,22

Внутришлифовальные

3

3М225В

1

3,4

АПВ 4×2

19-21

Круглошлифовальные

3

3У10С

1,1

3,7

АПВ 4×2



Вентиляторы

3

ВУ

20

42,3

АПВ 4×16



По номинальному расчетному току по таблицам выбираем сечение проводов и кабелей и определяем способ прокладки.

Расчетный ток для группы электроприемников определяем в пункте 2.1



Imax = 110,4/(1,73 × 0,38) = 157,7 А



По расчетному току выбираем ШРА 73 с номинальным током 250 А, а от трансформатора до ШРА – кабель типа АСГ (95 × 4) (таблица) и выключатель ВА 52Г-33 Iн = 160 А. Для электроприемников по номинальному току определяем провод АПВ различного сечения. Все провода четырехжильные с поливинилхлоридной изоляцией марки АПВ, исключение составляет рабочее место электромонтажника, там устанавливают двухжильные.

Расчетные данные по данному силовому пункту сведены в Расчетно-монтажные таблицы Приложения.

План цеха с нанесением силовой сети представлен на листе формата А1.



2.5 Выбор аппаратов защиты и автоматики



Для приема и распределения электроэнергии к группам потребителей трехфазного переменного тока промышленной частоты напряжением 380 В, применяют силовые распределительные шкафы пункты.

	Микроклимат в цехе нормальный, т.е. температура не превышает +30оС, отсутствует технологическая пыль, газы и пары, способные нарушить нормальную работу электрооборудования.

	Для цехов с нормальными условиями окружающей среды изготавливают шкафы серии СП-62,ШРС-2П1У3,ШРС-53У3 и ШРС-54У3.

	Наряду с указанными силовыми шкафами применяют распределительные пункты серии ПР-9000. В распределительные пункты встроены автоматические выключатели для автоматизации управления.

	Силовые пункты и шкафы выбирают с учетом условий воздушной среды и числа подключаемых приемников электроэнергии.

	Для кабеля от трансформатора до ШРА 73 распределительного устройства выбираем автоматический выключатель марки автомат серии ВА 52Г-33 из таблицы

	

	3.3 Расчет ремонтной сложности электрооборудования

	

	Категория ремонтной сложности электротехнического оборудования определяется по формуле:

	

	∑R = R1 + R2 + R3 + … + Rп

	

	где: R1 – категория ремонтной сложности электродвигателя;

	R2 – категория ремонтной сложности панели управления

	R3 – категория ремонтной сложности электроаппаратуры, электропроводки, расположенной непосредственно в агрегате.

	Расчет ремонтной сложности оборудования по цеху:

	Для станков токарной группы R = 8,5. В цехе установлено 2 станка данной группы, значит ∑R = 17

	Для станков заточной группы R = 1,5. В цехе установлено 9 станков данной группы, значит ∑R = 13,5

	Для станков шлифовальной группы R = 10. В цехе установлено 11 станков данной группы, значит ∑R = 110

	Для вентилятора R = 4. В цехе установлено 3 вентилятора, значит ∑R = 12

	Для большинства электротехнического оборудования категория ремонтной сложности определена и является справочной величиной.

	Данные по категории ремонтной сложности представлены в таблице 5

	

	Таблица 5 Ремонтная сложность электрооборудования

	№

	Наименование группы электрооборудования

	Год выпуска

	Количество

	R

	∑R

	1

	Токарные

	21. 1998

	2

	8,5

	17

	2

	Заточные

	16. 2001

	9

	1,5

	13,5

	3

	Шлифовальные

	3. 2000

	11

	10

	110

	4

	Вентиляторы

	5. 1999

	3

	4

	12

	

	Итого по цеху

	

	

	

	

	

	
Заключение

	

	В теоретической части проекта характеристики потребителей электроэнергии и категории электроснабжения, внутренние схемы электроснабжения.

	В расчетной части проекта произведены расчеты электрических нагрузок, расчет и выбор компенсирующего устройства, выбор силового трансформатора, сечений проводов и кабелей, выбор защитных устройств.

	В экономической части проекта рассмотрены вопросы планово-предупредительного ремонта электрооборудования, его особенности и произведен расчет ремонтной сложности электрооборудования участка.