4.Выбор числа и мощности трансформаторов ктп, компенсирующего устройства.

В предыдущей главе рассчитаны нагрузки цеха, исходя из которых, выбираем трансформатор для КТП по формуле

где - расчётная активная мощность всех электроприёмников цеха;

- дополнительная активная мощность, в данном случае она отсутствует и принимаем = 0 кВт;

– активная мощность щита освещения. Заданна изначально в задании = 28 кВт.

- коэффициент загрузки трансформатора. Для потребителей 3-ей категории этот коэффициент равен 0,8;

N – количество трансформаторов.

Исходя из расчётных данных выбираем трёхфазный масляный двухобмоточный трансформатор ТМГ – 630/10 – У1 ( номинальная мощность 630 кВ·А; потери холостого хода 950 Вт, потери короткого замыкания 7500 Вт; напряжение короткого замыкания 5,5%; ток холостого хода 1,4%).

Для промышленных предприятий с присоединённой мощностью менее 750кВа мощность компенсирующих устройств, , квар, можно определить по формуле

где - суммарная расчётная активная нагрузка потребителей, кВт;

– фактический (расчётный) коэффициент реактивной мощности, соответствующий расчётному коэффициенту мощности cos ;

- нормативный коэффициент реактивной мощности, соответствующий оптимальному значению коэффициента мощности (cos 2 = 0,92 – 0,95).

Принимаем ( по справочным данным), а = 0,774 из таблицы №2.

330,08·(0,774 – 0,13) = 212,57 квар.

По найденному значению выбираем КУ типа УКМ58-04-268-67УЗ с номинальной мощностью 268 квар (мощность одной ступени 67 квар, число ступеней – 4)

5.Расчёт сети 0,4 кВ

5.1Найдём номинальные, пусковые и пиковые токи электроприёмников.

Находим номинальные токи каждого элетродвигателя по формуле

(5.1)

где - номинальная активная мощность ЭП, кВт;

- номинальное линейное напряжение сети, кВ;

, - соответственно номинальный коэффициент мощности и номинальный КПД электроприёмника.

Для многодвигательного электропривода (n= 2,3) расчётный ток определяется как сумма номинальных токов двигателей.

(5.2)

Находим пусковые токи каждого электродвигателя по формуле

(5.3)

где - номинальный ток электродвигателя, кВт;

- кратность пуска по отношению к , берём из справочных данных.

Для нахождения пикового тока воспользуемся выражением

(5.4)

где -наибольший пусковой ток электродвигателей установленных на станке;

- сумма номинальных токов остальных двигателей станка, кроме того, по которому выбран .

Для определения номинального тока крана, работающего в повторно кратковременном режиме, используем формулу

(5.5)

Где сумма токов двигателей крана, работающих в повторно-кратковременном режиме

(5.6)

Для нахождения номинального тока сварочного аппарата воспользуемся выражением

(5.7)

Где мощность длительного режима, которая находится по формуле

(5.8)

Например, рассмотрим продольно-строгальный станок, на котором расположены 2 электродвигателя. Из паспортных данных запишем в таблицу №3: мощности двигателей; их КПД; и кратность пуска.

По формуле (5.1) находим номинальные токи двигателей и записываем полученные данные в таблицу

По формуле (5.3) находим пусковые токи

По формуле (5.4) находим пиковый ток для станка

По формуле (5.2) находим номинальный ток всего станка

Рассмотрим ещё пример расчёта сварочного трансформатора, так как он работает в повторно кратковременном режиме, расчёты будут отличаться.

По формуле (5.8) найдём мощность длительного режима

кВ·А

Для нахождения номинального тока сварочного аппарата воспользуемся формулой (5.7)

Полученный номинальный ток сварочного аппарата заносим в соответствующую графу таблицы №3.

Все остальные расчёты производим аналогично, данные сводим в таблицу №3.

Таблица №3

		Справочные данные				Расчётные данные
Номер ЭП дв.	наименование	Мощность двигателя кВт	КПД %	cos	Кратность тока k	Iном	Iпуск	Iн.ст.	Iпик
1-4	Продольно-строгальный станок	7,5	87,5	0,86	7,5	15,17	113,8	23,67	122,3
		4,0	85	0,84	7	8,5	59,6
5-8	Плоско-шлифовальный станок	22,0	90	0,87	6,5	42,74	277,8	64,6	299,67
		7,5	87,5	0,86	7,5	15,16	113,7
		3,0	82,0	0,83	7	6,7	46,93
9,10,18	Зубофрезерный станок	5,5	87,5	0,88	7	10,86	76,05	17,57	82,76
		3,0	82,0	0,83	7	6,7	46,93
11,12	Расточной станок	2,2	81,0	0,83	6,5	4,98	32,36	15,84	81,03
		5,5	87,5	0,88	7	10,86	76,06
13-17	Токарно-револьверный станок	11,0	87,5	0,87	7,5	21,98	164,85	37,82	180,69
		5,5	87,5	0,88	7	10,86	76,05
		2,2	81,0	0,83	6,5	4,97	32,35
19-22	Вертикально-сверлильный станок	7,5	87,5	0,86	7,5	15,16	113,7	22,28	120,82
		2,2	81,0	0,83	6,5	4,97	32,35
		0,75	73,0	0,73	5	2,14	10,7
23-26	Фрезерный станок	11,0	87,5	0,87	7,5	21,98	164,85	30,5	173,37
		4,0	85,0	0,84	7	8,52	59,65
27,28, 39	Универсальный полуавтомат	15,0	89,5	0,89	7	28,64	200,51	42,26	214,13
		5,5	87,5	0,88	7	10,86	76,05
		1,1	75,0	0,81	5,5	2,75	15,15
29-31	Пресс	15,0	89,5	0,89	7	28,64	200,52	28,64	-
37-42	Эл. транспортёр	2,2	81,0	0,83	6,5	4,97	32,35	4,97	-
П1, П2	Вентилятор приточный	11,0	87,5	0,87	7,5	21,98	164,85	21,98	-
В1, В2	Вентилятор вытяжной	7,5	87,5	0,86	7,5	15,16	113,7	15,16	-
38	Кран мостовой (ПВ=60%)	37,0	92	0,87	7,2	70,32	506,29	104,59	571
		22,0	90	0,87	6,5	42,73	277,8
		11,0	87,5	0,87	7,5	21,98	164,85
40,41	Точильно-шлифовальный станок	5,5	87,5	0,88	7	10,86	76,05	26,09	91,28
		4,0	85	0,84	7	8,52	59,65
		3,0	82,0	0,83	7	6,7	46,93
43-44	Насос	18,5	90,0	0,89	7	35,16	245,9	35,16	-
45-46	Сварочный трансформатор	ПВ 40% 17,7	-	-	-	53,8	-	-	-
32-34	Эл. печь индукционная	36,0	-	0,8	-	68,45	-	-	-
35	Эл. печь сопротивления	68,0	-	1	-	103,4	-	-	-

5.2. Выбор аппаратов защиты

Значение номинального тока плавких вставок предохранителей, защищающих от КЗ электродвигатели и питающие их линии, опреде­ляется по величине длительного расчетного тока

и по току кратковременной допустимой перегрузки

где — пиковый ток линии или ответвления; α — коэффициент кратковременной тепловой перегрузки, который при легких условиях пуска двигателей принимается равным 2,5, при тяжелых — 1,6—2,0, для ответственных электроприемников — 1,6.

Из условий (5.9) и (5.10) по расчетной величине по справочным данным выбирается стандартное значение номинального тока плавкой вставки.

При выборе предохранителей для одного электродвигателя в каче­стве принимается его номинальный ток I_ном , а в качестве — пусковой ток I_пуск.

Выбор предохранителей рассмотрим на примере продольно-шлифовального станка. Из таблицы №3 возьмём номинальный ток этого станка и запишем его в соответствующую графу таблицы №4. Затем находим выражение , при = 2,5; - также берём из таблицы №3

По условию (5.9) и (5.10) из таблицы выбора предохранителей выбираем ближайшее наибольшее стандартное значение номинального тока предохранителя и плавкой вставки и его тип.

;

Тип предохранителя ПН2-63

Остальные расчёты производим аналогично, все данные сводим в таблицу №4.

Таблица 4 – выбор предохранителей

Номер станка	Iном станка				Тип предохранителя
ШР-1
1-4	23,67	48,92	63	63	ПН2-63
29-31	28,64	80,2	100	100	ПН2-100
ШР-2
43-44	35,13	98,36	100	100	ПН2-100
27-28,39	42,26	85,65	100	100	ПН2-100
40-41	26,09	36,512	100	45	ПН2-100
ШР-3
9-10,18	17,57	33,1	63	45	ПН2-63
25-26	30,5	69,35	100	80	ПН2-100
45-46	53,8	-	100	80	ПН2-100
ШР-4
П1,П2	21,98	65,94	100	80	ПН2-100
В1,В2	15,16	45,48	100	50	ПН2-100
Кран мостовой
38	104,59	206,8	400	250	ПН2-400

Автоматические выключатели служат для нечастых коммутаций (несколько раз в смену) и защиты электрических цепей от токов анормальных режимов. Они являются более совершенными аппарата­ми по сравнению с предохранителями, так как отключают одновре­менно три фазы защищаемой цепи, что особенно важно для электро­двигателей, готовы к быстрому восстановлению электроснабжения после аварийных отключений, имеют более точные защитные харак­теристики и т.д.

Наиболее часто применяются автоматические выключатели с теп­ловыми, электромагнитными и комбинированными расцепителями. Теп­ловые расцепители защищают от перегрузок, а электромагнитные — от токов КЗ. Комбинированный расцепитель представляет собой сочета­ние теплового и электромагнитного расцепителя.

Расцепители характеризуются номинальным током, который они выдерживают длительное время. Наименьший ток, вызывающий ав­томатическое отключение выключателя, называется током трогания или током срабатывания расцепителя. Под уставкой расцепи­теля понимается настройка его на необходимое значение тока трогания. Уставка тока электромагнитного расцепителя на мгновенное сра­батывание называется отсечкой.

Автоматические выключатели могут быть нерегулируемые и регу­лируемые. У нерегулируемых выключателей уставки расцепителеи определены заводом-изготовителем и не подлежат коррекции в процес­се эксплуатации. Регулируемые автоматические выключатели име­ют специальные приспособления, позволяющие изменять ток уставки.

Номинальные токи автоматического выключателя и его расцепителя выбираются по следующим условиям:

(5.11)

(5.12)

Ток срабатывания (отсечки) электромагнитного или комбинирован­ного расцепителя проверяется по условию

(5.13)

При выборе электромагнитного расцепителя для одиночных элек­тродвигателей в выражениях (5.11) - (5.13) и I_пик = I_пуск.

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя, как правило, устанавливается изготовителем в зависимости от :

где - кратность тока отсечки.

С учетом (5.13) расчетное значение кратности тока отсечки мо­жет быть найдено по выражению

Величина принимается по справочным данным автоматичес­ких выключателей.

Рассмотрим выбор автоматических выключателей на примере плоско - шлифовального станка.

Из таблицы 3 берём номинальный ток станка и заносим его в соответствующую графу таблицы 5. Находим произведение ,

Заносим полученный результат в соответствующую графу таблицы 5.

Выбираем ближайшее стандартное наибольшее значение номинального тока автомата и расцепителя по условиям (5.11) – (5.12)

100 64,6

80 64,6

По (5.15) находим расчетное значение кратности тока отсечки

Выбираем стандартную кратность отсечки равную 10

Все данные сводим в таблицу 5, остальные расчёты производим аналогично. Для выбора вводных автоматов отдельно находим

Таблица 5 – выбор автоматических выключателей

Номер ЭП	Данные		Автоматический выключатель				Тип выключателя
ШС1
5-8	64,6	374,58	100	80	4,6	10	ВА51-31
11-12	15,84	101,28	25	16	6,33	14	ВА51Г-25
ШС2
13-17	37,82	225,86	100	40	5,64	10	ВА51-31
19-22	22,28	151,03	100	31,5	4,79	10	ВА51-31
23-24	30,5	216,71	100	31,5	8,3	10	ВА51-31
ШР5
32-34	68,45	-	100	80	-	10	ВА51-31
35-36	103,4	-	160	125	-	10	ВА52-33
37;42	4,97	40,43	25	6,3	6,4	14	ВА51Г-25
Автоматические выключатели на КТП
ШС1	142,5	507,74	160	160	3,1	14	ВА51-33
ШС2	90,2	314,4	100	100	3,1	10	ВА51-31
ШР5	369	-	400	400	-	10	ВА51-37
ШР2	132,4	453,11	160	160	2,83	10	ВА52-33
ШР1	52,02	310,05	100	63	4,92	10	ВА51-31
ШР4	58,37	257,05	100	63	4,08	10	ВА51-31
Кран	86,85	710,66	100	100	7,1	10	ВА51-31
ШР3	63,58	280,87	100	80	3,5	10	ВА51-31
ЩО	45,6	-	100	50	-	10	ВА51-31
Вводной автомат КТП
QF1	958	-	1000	630	-	7	ВА53-41

Комплектное оборудование и входящие в его состав электрические аппараты напряжением до 1 кВ выбираются в зависимости от значе­ний расчетных параметров (напряжения, тока, мощности, частоты и т.п.). В общем случае номинальное значение расчетного параметра должно удовлетворять условию

где К — коэффициент, величина которого принимается в зависимости от ряда факторов (допустимой перегрузки, температуры и т.п.), 1 > К > 1; X — расчетное значение параметра.

Многие производственные механизмы и установки, например, об­рабатывающие станки, мощные электрические печи и т.д., выпуска­ются со встроенной аппаратурой управления и защиты. Поэтому в проектах электрооборудования выбор такой аппаратуры не осуще­ствляется.

Сантехнические установки (вентиляторы, насосы и т.п.) поставля­ются без коммутационных и защитных аппаратов. Эти аппараты дол­жны выбираться при проектировании электрооборудования цеха. В нашем случае выбираем магнитные пускатели для вытяжных и приточных вентиляторов и насосов.

Определяем номинальный ток магнитного пускателя по условию

Для приточного вентилятора

Выбираем нереверсивный магнитный пускатель типа ПМЕ 212 с Пускатель имеет тепловое реле типа РТТ-3 с пределами регулирования тока теплового элемента 21,3 – 25 А.

Для вытяжного вентилятора

Выбираем нереверсивный магнитный пускатель типа ПМ 12-010500 с Пускатель имеет тепловое реле типа РТЛ-2 с пределами регулирования тока теплового элемента 10,3 – 18,5 А.

Для насосов

Выбираем нереверсивный магнитный пускатель типа ПМ12-063111 с Пускатель имеет тепловое реле типа РТЛ-3 с пределами регулирования тока теплового элемента 25 – 40 А.

Силовые пункты, шкафы, распределительные панели и щиты выби­раются с учетом количества присоединяемых к ним линий или ответ­влений к электроприемникам, их расчетных токов и требуемых защит­ных аппаратов.

Таблица 6 – выбор распределительных шкафов

№	Тип шкафа	Аппарат на вводе		Число групп и номинальные токи предохранителей
		Тип рубильника	Iн рубильника
ШР1	ШРІ -25	РБ - 20	400	4×63+4×100
ШР2	ШРІ – 24	РБ - 20	400	8×100
ШР3	ШРІ -25	РБ - 20	400	4×63+4×100
ШР4	ШРІ - 21	РБ - 20	250	5×100

Для ШР5 выбираем шкаф распределительный ПР85 – ИН1 – 1 – 019 – 5УЗ21РН с вводным автоматом ВА51 – 37, I_н =400 А.

Для крана выбираем ящик силовой ЯБПВУ – 4, I_н.апп.=315 А.

Для сварочных аппаратов выбираем 2 силовых ящика ЯБПВУ – 1м, I_н.апп = 100А.

5.3Выбор проводов и кабелей

Проводники электрических сетей всех видов и назначений выбираются или проверяются по допустимому нагреву длительным расчётным током по условию

При выборе сечений проводников для ответвлений к отдельным электроприёмникам в качестве принимаются их номинальные токи .

Выбранные по нагреву сечения проводников должны соответство­вать их защитным аппаратам, что проверяется по условию

;

Принимаем следующие минимальные значения коэффициента :

0,33 – для номинального тока плавкой вставки предохранителя;

1,0 – для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависимой от тока характеристикой.

Выберем кабель для плоскошлифовального станка. Запишем в таблицу 7 номинальный ток станка, который соответствует расчётному току. В цепи этого станка стоит автоматический выключатель ВА51 - 31 с номинальным током расцепителя 80А, принимаем

А;

Принимаем По этому значению выбираем соответствующий кабель АВВГ 5×25.

Все остальные вычисления производим аналогично, все данные сводим в таблицу 7

Номер ЭП	ЭП	/		Сечение и марка
5-8	64,6	80	80	АВВГ5×25	80
11-12	15,84	16	16	АПВ5(1×2,5)	19
13-17	37,82	40	40	АПВ5(1×8)	40
19-22	22,28	31,5	31,5	АПВ5(1×6)	32
23-24	30,5	31,5	31,5	АПВ5(1×6)	32
32-34	68,45	80	80	АПВ5(1×25)	80
35-36	103,4	125	125	АПВ5(1×50)	130
37,42	4,97	6,3	6,3	АПВ5(1×2,5)	19
ШС1	142,5	160	160	АПВ5(1×70)	165
ШС2	90,2	100	100	АПВ5(1×50)	130
ШР5	369	400	400	АПВ5(1×95)	2×215
ШР2	132,4	160	160	АПВ5(1×70)	165
ШР1	52,02	63	63	АПВ5(1×25)	80
ШР4	58,37	63	63	АПВ5(1×25)	80
Кран	86,85	100	100	АПВ5(1×50)	130
ШР3	63,58	80	80	АПВ5(1×25)	80
ЩО	45,6	50	50	АПВ5(1×16)	60
1-4	23,67	63	20,79	АПВ5(1×4)	28
29-31	28,64	100	33	АПВ5(1×5)	40
43-44	35,13	100	33	АПВ5(1×8)	40
27-28,39	42,26	100	33	АПВ5(1×10)	47
40-41	26,09	45	14,85	АПВ5(1×4)	28
9,10,18	17,57	45	14,85	АПВ5(1×2,5)	19
25-26	30,5	80	26,4	АПВ5(1×6)	32
45-46	53,8	80	26,4	АПВ5(1×16)	60
П1, П2	21,98	80	26,4	АПВ5(1×3)	22
В1, В2	15,16	50	16,5	АПВ5(1×2,5)	19

5.4 Расчёт тролейной линии

Питание двигателей кранов, кран-балок и тельферов может осуще­ствляться с помощью троллейных линий, выполненных из угловой стали, троллейных шинопроводов или гибкого кабеля (провода).

Расчет троллейных линий сводится к выбору размеров угловой стали или типа троллейного шинопровода, удовлетворяющих условиям нагрева и допустимой потери напряжения. Первое условие проверяют сравнением расчетного тока с допустимым током угловой стали или номинальным током шинопровода I_ном:

; .

Величина расчетного тока троллейной линии определяется по фор­муле

где — потребляемая активная мощность крановой установки при номинальной нагрузке; — коэффициент спроса для крановой уста­новки; — среднее значение коэффициента реактивной мощности. Потребляемая мощность

Где и — номинальная мощность и КПД i - го двигателя; п — число электродвигателей крановой установки.

При среднем режиме работы значениям = 2; 5; 10; 15 и 20 соответствуют = 0,4; 0,35; 0,22; 0,2 и 0,18.

Пиковый ток группы крановых двигателей

где — наибольший из пусковых токов электродвигателей в группе; — номинальный ток двигателя с наибольшим пуско­вым током.

Расчет потерь напряжения в стальных крановых троллеях в про­центах выполняется по выражению

где т — удельная потеря напряжения, принимаемая в зависимости от максимальной величины пикового тока, %/м; — длина расчетного участка троллейной линии, м.

Найдём потребляемая активная мощность крановой установки

Принимаем тогда коэффициент спроса для крановых установок среднее значение

Найдём величину расчетного тока троллейной линии

Выбираем для троллейной линии угловую сталь с размерами 50×50×5 мм., имеющую

Находим максимальный номинальный ток

Находим пиковый ток

Из таблицы 7.8 [1] удельная потеря напряжения m = 0,27%/м.

Найдём потери напряжения в стальных крановых троллеях

Напряжения на зажимах эл.двигателей крана при всех режимах работы должно быть не ниже 85% номинального.

На потери допускается 15%. Выбранные троллейные линии проходят по условию при

5.5 Расчёт потерь напряжения

Расчёт по потере напряжения начинается с определения допустимых (располагаемых) потерь напряжения, до наиболее удалённого ЭП

где - напряжение холостого хода трансформатора равное 105% номинального;

- номинальное допустимое напряжение электроприёмника равное 95% номинального;

– потери напряжения в трансформаторе %.

Потери напряжения в трансформаторе %, могут быть определены с достаточно для практических целей точностью по формуле

Где - коэффициент загрузки трансформатора;

- расчётная нагрузка кВ·А;

- номинальная мощность трансформатора кВ·А;

- коэффициент мощности нагрузки нагрузки трансформатора и соответствующие ему значение .

- активная составляющая напряжения к.з. трансформатора;

- номинальные потери мощности к.з. трансформатора, кВт.

где - реактивная составляющая напряжения к.з. трасформатора.

- напряжение к.з. трансформатора.

После расчёта , выбираем наиболее удалённый от подстанции ЭП с наибольшей мощностью и подсчитываем потерю напряжения в этой линии.

Потерю напряжения в линии находим по формуле

Где - расчётный ток в линии, А;

L – длина линии, км;

- удельное активное и индуктивное сопротивление линии, Ом/км.

Определяем коэффициент загрузки трансформатора

Затем находим активную составляющую напряжения к.з. трансформатора

Определяем реактивную составляющую напряжения к.з. трасформатора

Определим потери напряжения в трансформаторе

Определим допустимые (располагаемые) потери напряжения, до наиболее удалённого ЭП

Найдём потерю напряжения в линии

Сравниваем полученное суммарное значение потери напряжения до самого удалённого ЭП с допустимым значением напряжения

Условие проходит.