Министерство образования Республики Беларусь
Белорусский Национальный Технический Университет
Кафедра «Электроснабжение»
Курсовой проект
на тему: «Электроснабжение потребителей цеха»
по дисциплине «Электрооборудование потребителей электроэнергии»
Выполнила: ст. гр. 106118
А.М. Гусева
Руководитель: ст. преподаватель
И.В. Колосова
Минск 2012
Содержание:
Введение
Выбор электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов - 5
Определение электрических нагрузок цеха - 12
Выбор схемы и расчет внутрицеховой электрической сети - 15
Светотехнический расчет цеха - 19
Литература - 22
Введение.
В Республике Беларусь мощнейшим потребителем электрической энергии является промышленность. На долю промышленности приходится около 61 % всей потребляемой электроэнергии в стране.
С помощью электрической энергии освещаются помещения, осуществляется автоматическое управление производственными процессами, приводятся в движение миллионы станков и механизмов и многое другое.
Целью данного курсового проекта является проектирование системы электроснабжения силового оборудования ремонтного цеха промышленного предприятия. В ходе его выполнения были выбраны электродвигатели станков, их коммутационные и защитные аппараты, сформирована схема электроснабжения, определены электрические нагрузки и д.р.
При разработке системы электроснабжения применены типовые решения с использованием серийно выпускаемого комплектного оборудования, использовано современная вычислительная техника.
Приведенные в проекте расчеты и графическая часть базируются на действующей нормативной и справочной информации и литературе.
Выбор электродвигателей, их коммутационных и защитных аппаратов.
Выбор электродвигателей для привода производственных механизмов производим с соблюдением следующих условий:
наиболее полное соответствие электродвигателя механизму по механическим свойствам;
соответствие электродвигателя параметрам питающей сети;
соответствие электродвигателя условиям окружающей среды (по конструктивному исполнению);
максимальное использование мощности электродвигателя в процессе работы.
Выберем двигатели для станков. Суммарная мощность двигателей в станке должна быть не меньше механической мощности станка. Марка двигателей АИР, n=3000об/мин. Выбранные двигатели и данные по ним занесем в табл. №1.
Рассчитаем номинальный ток двигателя по формуле:
(1.1)
где: PНД – номинальная мощность двигателя, кВт;
UH – номинальное напряжение, В;
η – КПД;
cosφ – номинальный коэффициент мощности.
Пусковой ток двигателя:
(1.2)
где: Кпуск – кратность пускового тока.
Электроснабжение
электропривода производственных
механизмов будет осуществляться по
одной из схем показанных на рис.1.(а, б,
в) в зависимости от количества установленных
в нем двигателей.
Выбираем коммутационные и защитные аппараты для каждого двигателя.
Применяем магнитные пускатели серии ПМЛ. Условие выбора магнитного пускателя:
(1.3)
Где: Iнп – номинальный ток пускателя, А;
Iном – номинальный ток электродвигателя, А.
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:
(1.4)
где IНА – номинальный ток автомата, А;
IДЛ=IНД – длительный ток, равный номинальному току двигателя, А;
IНЭЛ.М.РАС =IН.РАС·К– номинальный ток электромагнитного расцепителя, равен произведения кратности тока отсечки на ток расцепителя, А;
IКР=IПУС – коротковременный ток, равен пусковому току электродвигателя, А;
Для подключения электродвигателей к распределительным шинопроводам необходимо обеспечить защиту отходящих линий, которая осуществляется плавкими предохранителями или автоматическими выключателями.
Номинальный ток плавкой вставки IВС предохранителя определяется:
по величине длительного расчетного тока IР=IНД:
(1.5)
где IР – расчетный ток, А.
по условию перегрузок пусковыми токами:
(1.6)
где IКР=IПУС – максимальный кратковременный (пиковый) ток, A;
- 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 IПИК – 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 ) и реактивной (tg) мощности. При наличии интервальных значений Ки рекомендуется принимать большее.
Расчетная активная нагрузка группы электроприемников определяется по выражению:
, (1.7)
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:
, (1.8)
где PНi – номинальная мощность i-го электроприемника, кВт;
n – действительное число электроприемников в группе.
Для группы электроприемников различных категорий, т.е. с разными Ки, средневзвешенный коэффициент использования находится по формуле:
(1.9)
Расчетная реактивная нагрузка группы электроприемников определяется следующим образом:
, (1.10)
где КР’ - расчетный коэффициент, при nэ ≤10 КР’ =1,1; при nэ ≥10 КР’ =1.
Тогда расчетный ток для группы электроприемников:
, (1.11)
где UH – номинальное напряжение сети, В.
Пиковый ток группы определяется по формуле:
, (1.12)
где IПУСКМ – наибольший из пусковых токов приемников в группе, А;
IНМ – номинальный ток электроприемника, имеющего максимальный пусковой ток, А;
КИМ – коэффициент использования, характерный для приемников с IПУСКМ.
Выбор сечений жил проводов кабелей.
Сечение проводов, питающих электроприемник от РП, определяется по следующим условиям:
1) по допустимому нагреву:
, (1.13)
где IДОП – допустимый ток по нагреву, А;
КП – поправочный коэффициент по условиям прокладки. По [3] КП=1(для нормальных условий прокладки).
2) соответствия аппарату максимальной токовой защиты:
, (1.14)
где КЗ – принятая в соответствии с ПУЭ кратность IДОП /IЗ; По [3] принимаем для плавкого предохранителя КЗ =0,33;
IЗ – номинальный ток (ток срабатывания) защитного аппарата, А.
Расчет потребителей
Однодвигательный потребитель – Универсально-фрезерный станок с РМЕХ=4,5 кВт, на плане - станок №1.
PН двигателя должно быть больше мощности станка: Рн ≥4,5 кВт
По [1]выбираем электродвигатель АИР 100L2 c PН =5,5 кВт; cos н = 0,88; Н=88%; IП/IН =Кпус=7,5.
По формуле (1.1):
.
По формуле (1.2):
.
В соответствии с условием (1.3) по [1] выбираем магнитный пускатель ПМЛ 210004 с IНП=25 А: 25А>10,8А.
По условиям (1.4) по [1] выбираем автоматический выключатель, защищающий двигатель: ВА-51Г-25 с Iнв =25 А Iнр =12,5 А Кп=14
Выбираем предохранитель ПН2-100/40 (IВС=40А) для защиты станка по (1.5) и (1.6) [1],
Сечение проводов, питающих электроприемник по (1.3) и (1.4):
А;
А.
Принимаем провод АПВ-5(1×2,5) с I доп=19 А.
Двухдвигательный потребитель – Горизонтально-фрезерный с РМЕХ=10 кВт, на плане - станок №2.
PН двигателей должно быть больше мощности станка: Рн1+Рн2 ≥10 кВт
По [1]выбираем электродвигатель АИР 112М2 c PН=7,5 кВт; cos н = 0,88; Н=87,5%; IП/IН =Кпус=7,5, и АИР 90М2 c PН=3 кВт; cos н = 0,88; Н=83,5%; IП/IН =Кпус=7,0.
По формуле (1.1):
;
По формуле (1.2)
;
;
В соответствии с условием (1.3) по [1] выбираем магнитный пускатель ПМЛ 210004 с IНП=25 А: 25А>14,8,8А и ПМЛ 110004 с IНП=10 А: 10А>6,2А
По условиям (1.4) по [1] выбираем автоматические выключатели, защищающие двигатели:
1)ВА-51Г-25 с Iнв =25 А Iнр =16 А Кп=14
2)ВА-51Г-25 с Iнв =25 А Iнр =8 А Кп=14
По условию селективности выбираем предохранитель для защиты станка, ток плавкой вставки которого больше на две ступени тока плавкой вставки предохранителя для защиты двигателя по (1.5-1.12).
По [1] для расточного станка определяем средневзвешенный коэффициент использования Ки = 0,14 , коэффициент реактивной мощности tgφ =1,73
Эффективное число электроприемников определяется по (1.8):
.
Принимаем nэ=1.
По [1] определяем коэффициент расчетной нагрузки КР=f( Ки=0,14;nЭ =1)=5,33
По выражению (13) определяем расчетную активную нагрузку:
.
По выражению (16) определяем расчетную реактивную нагрузку:
.
Расчетный ток группы электроприемников по (1.11):
.
Определим кратковременный ток:
.
По условиям (1.5) и (1.16) по [1] выбираем плавкий предохранитель ПН2-100/80 с IВ=80А.
;
.
По условиям (1.13) и (1.14) по [1] на участке ШР-QF выбираем провод АПВ-5(14,0) с IДОП =28 А
;
.
Выбор оборудования к другим электроприемникам аналогичен и сведен в таблицу 1.
№ на плане |
Оборудование |
Кол-во шт. |
Мех. мощн. станка, кВт |
Двигателя |
Автоматы |
Магнитн. пускатели |
Предохранит. |
Провод/участок |
||||||||||
Тип |
Pн, кВт |
КПД, % |
COSφ |
Кпуск |
Iном, А |
Iпуск, А |
Тип |
Iном,А |
Iрасц,А |
Тип |
Iном, А |
Тип |
Iдоп, А |
ШР-QF |
||||
1 |
Универсально-фрезерный |
1 |
4,5 |
АИР 100L2 |
5,5 |
88 |
0,88 |
7,5 |
10,8 |
81 |
ВА51Г-25 |
25 |
12,5 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/40 |
19 |
5(1х2,5) |
2 |
Горизонтально-фрезерный |
1 |
10 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/80 |
28 |
5(1х4) |
АИР 90L2 |
3 |
83,5 |
0,88 |
7,0 |
6,2 |
43,4 |
ВА51Г-25 |
25 |
8 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
3 |
Сверлильный станок |
1 |
7 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/50 |
19 |
5(1х2,5) |
4,33,28-30 |
Поперечно-строгальный |
5 |
9 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/80 |
28 |
5(1х4) |
АИР 90L2 |
3 |
83,5 |
0,88 |
7,0 |
6,2 |
43,4 |
ВА51Г-25 |
25 |
8 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
5-7 |
Маркировочный станок |
3 |
2,8 |
АИР 90L2 |
3 |
83,5 |
0,88 |
7,0 |
6,2 |
43,4 |
ВА51Г-25 |
25 |
8 |
ПМЛ 110004 |
10 |
НПН2-60/20 |
19 |
5(1х2,5) |
8-10 |
Универсальный полуавтомат |
3 |
7 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/50 |
19 |
5(1х2,5) |
11 |
Полуавтомат для фрезерных сверл |
1 |
7 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/50 |
19 |
5(1х2,5) |
12 |
Токарно-винторезный станок |
1 |
6,5 |
АИР 100L2 |
5,5 |
88 |
0,88 |
7,5 |
10,8 |
81 |
ВА51Г-25 |
25 |
12,5 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/63 |
19 |
5(1х2,5) |
АИР 80B2 |
2,2 |
83 |
0,87 |
6,4 |
4,63 |
29,63 |
ВА51Г-25 |
25 |
5 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
13,14 |
Заточной станок |
2 |
1,45 |
АИР 80 A2 |
1,5 |
82 |
0,85 |
6,5 |
3,27 |
21,26 |
ВА51Г-25 |
25 |
4 |
ПМЛ 110004 |
10 |
НПН2-60/10 |
19 |
5(1х2,5) |
15-17 |
Вертикально-фрезерный |
3 |
6,4 |
АИР 100L2 |
5,5 |
88 |
0,88 |
7,5 |
10,8 |
81 |
ВА51Г-25 |
25 |
12,5 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/63 |
19 |
5(1х2,5) |
АИР 80B2 |
2,2 |
83 |
0,87 |
6,4 |
4,63 |
29,63 |
ВА51Г-25 |
25 |
5 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
18 |
Вертикально-сверлильный |
1 |
1,5 |
АИР 80 A2 |
1,5 |
82 |
0,85 |
6,5 |
3,27 |
21,26 |
ВА51Г-25 |
25 |
4 |
ПМЛ 110004 |
10 |
НПН2-60/10 |
19 |
5(1х2,5) |
19 |
Пресс гидравлический |
1 |
5,5 |
АИР 100L2 |
5,5 |
88 |
0,88 |
7,5 |
10,8 |
81 |
ВА51Г-25 |
25 |
12,5 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/40 |
19 |
5(1х2,5) |
20-22,24,25 |
Станок круглошлифовальный |
5 |
3,0 |
АИР 90L2 |
3 |
83,5 |
0,88 |
7,0 |
6,2 |
43,4 |
ВА51Г-25 |
25 |
8 |
ПМЛ 110004 |
10 |
НПН2-60/20 |
19 |
5(1х2,5) |
23,37 |
Станок долбежный |
2 |
4,0 |
АИР 100S2 |
4,0 |
87 |
0,88 |
7,5 |
7,94 |
59,56 |
ВА51Г-25 |
25 |
10 |
ПМЛ 110004 |
10 |
НПН2-60/25 |
19 |
5(1х2,5) |
26,27,38-40 |
Станок круглошлифовальный |
5 |
11,0 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/80 |
28 |
5(1х4) |
АИР 80B2 |
2,2 |
83 |
0,87 |
6,4 |
4,63 |
29,63 |
ВА51Г-25 |
25 |
5 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
АИР 80B2 |
2,2 |
83 |
0,87 |
6,4 |
4,63 |
29,63 |
ВА51Г-25 |
25 |
5 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
31 |
Станок горизонтально-фрезерный |
1 |
3,0 |
АИР 90L2 |
3 |
83,5 |
0,88 |
7,0 |
6,2 |
43,4 |
ВА51Г-25 |
25 |
8 |
ПМЛ 110004 |
10 |
НПН2-60/20 |
19 |
5(1х2,5) |
32 |
Станок токарный |
1 |
11,0 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/80 |
28 |
5(1х4) |
АИР 80B2 |
2,2 |
83 |
0,87 |
6,4 |
4,63 |
29,63 |
ВА51Г-25 |
25 |
5 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
АИР 80B2 |
2,2 |
83 |
0,87 |
6,4 |
4,63 |
29,63 |
ВА51Г-25 |
25 |
5 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
35,36 |
Кординатно-расточной |
2 |
11,84 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/80 |
28 |
5(1х4) |
АИР 80B2 |
2,2 |
83 |
0,87 |
6,4 |
4,63 |
29,63 |
ВА51Г-25 |
25 |
5 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
АИР 80B2 |
2,2 |
83 |
0,87 |
6,4 |
4,63 |
29,63 |
ВА51Г-25 |
25 |
5 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
41-47 |
Заточной станок |
7 |
1,45 |
АИР 80 A2 |
1,5 |
82 |
0,85 |
6,5 |
3,27 |
21,26 |
ВА51Г-25 |
25 |
4 |
ПМЛ 110004 |
10 |
НПН2-60/10 |
19 |
5(1х2,5) |
49-52 |
Шлифовочно-профильный станок |
4 |
2,8 |
АИР 90L2 |
3 |
83,5 |
0,88 |
7,0 |
6,2 |
43,4 |
ВА51Г-25 |
25 |
8 |
ПМЛ 110004 |
10 |
НПН2-60/20 |
19 |
5(1х2,5) |
53,54 |
Внутришлифовальный станок |
2 |
4,5 |
АИР 100L2 |
5,5 |
88 |
0,88 |
7,5 |
10,8 |
81 |
ВА51Г-25 |
25 |
12,5 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/40 |
19 |
5(1х2,5) |
55 |
Универсально-фрезерный станок |
1 |
4,5 |
АИР 100L2 |
5,5 |
88 |
0,88 |
7,5 |
10,8 |
81 |
ВА51Г-25 |
25 |
12,5 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/40 |
19 |
5(1х2,5) |
56,58 |
Поперечно-строгальный станок |
2 |
9 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/80 |
28 |
5(1х4) |
АИР 90L2 |
3 |
83,5 |
0,88 |
7,0 |
6,2 |
43,4 |
ВА51Г-25 |
25 |
8 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
57,59 |
Станок круглошифовальный |
2 |
7 |
АИР 100L2 |
5,5 |
88 |
0,88 |
7,5 |
10,8 |
81 |
ВА51Г-25 |
25 |
12,5 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/63 |
19 |
5(1х2,5) |
АИР 80B2 |
2,2 |
83 |
0,87 |
6,4 |
4,63 |
29,63 |
ВА51Г-25 |
25 |
5 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
60 |
Карусельно-фрезерный станок |
1 |
10 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/80 |
28 |
5(1х4) |
АИР 90L2 |
3 |
83,5 |
0,88 |
7,0 |
6,2 |
43,4 |
ВА51Г-25 |
25 |
8 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
61,63 |
Спец. агрегатный станок |
2 |
14,5 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/80 |
28 |
5(1х4) |
АИР 100L2 |
5,5 |
88 |
0,88 |
7,5 |
10,8 |
81 |
ВА51Г-25 |
25 |
12,5 |
ПМЛ 210004 |
25 |
|||||||
АИР 80B2 |
2,2 |
83 |
0,87 |
6,4 |
4,63 |
29,63 |
ВА51Г-25 |
25 |
5 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
62 |
Точило |
1 |
3,2 |
АИР 100S2 |
4,0 |
87 |
0,88 |
7,5 |
7,94 |
59,56 |
ВА51Г-25 |
25 |
10 |
ПМЛ 110004 |
10 |
НПН2-60/25 |
19 |
5(1х2,5) |
64,65 |
Доделочный станок |
2 |
1,7 |
АИР 80B2 |
2,2 |
83 |
0,87 |
6,4 |
4,63 |
29,63 |
ВА51Г-25 |
25 |
5 |
ПМЛ 110004 |
10 |
НПН2-60/16 |
19 |
5(1х2,5) |
66 |
Револьверный станок |
1 |
4,5 |
АИР 100L2 |
5,5 |
88 |
0,88 |
7,5 |
10,8 |
81 |
ВА51Г-25 |
25 |
12,5 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/40 |
19 |
5(1х2,5) |
67 |
Токарный станок |
1 |
7 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/50 |
19 |
5(1х2,5) |
68 |
Токарный станок |
1 |
10 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/80 |
28 |
5(1х4) |
АИР 90L2 |
3 |
83,5 |
0,88 |
7,0 |
6,2 |
43,4 |
ВА51Г-25 |
25 |
8 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
69 |
Винтовой пресс |
1 |
7 |
АИР 112М2 |
7,5 |
87,5 |
0,88 |
7,5 |
14,8 |
111 |
ВА51Г-25 |
25 |
16 |
ПМЛ 210004 |
25 |
ПН2-100/50 |
19 |
5(1х2,5) |
48 |
Кран-балка |
1 |
7,5 |
АИР 100S2 |
4,0 |
87 |
0,88 |
7,5 |
7,94 |
59,56 |
ВА51Г-25 |
25 |
10 |
ПМЛ 110004 |
10 |
ПН2-100/40 |
19 |
5(1х2,5) |
АИР 80B2 |
2,2 |
83 |
0,87 |
6,4 |
4,63 |
29,63 |
ВА51Г-25 |
25 |
5 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||
АИР 80B2 |
2,2 |
83 |
0,87 |
6,4 |
4,63 |
29,63 |
ВА51Г-25 |
25 |
5 |
ПМЛ 110004 |
10 |
|||||||