2 Расчет и выбор электрооборудования цеха

2.1. Выбор рода тока и напряжения

На промышленных предприятиях применяется как постоянный ток, так и переменный. Постоянный ток применяется в цехах электролиза, электролитического получения металлов, гальванических цехах и некоторых видах электросварки. Но так как на производстве наибольшее распространение получили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, то на большинстве предприятий используется переменный ток.

На производстве в сетях напряжением до 1 кВ получили распространение следующие номинальные напряжения:

- постоянный ток – 6; 12; 27; 45; 60; 110; 220; 440 В;

- переменный однофазный – 6; 12; 27; 40; 60; 110; 220 В;

-переменный трехфазный – 40; 60; 220; 380; 660 В.

Для внутрицеховых электрических сетей наибольшее распространение имеет напряжение 380/220 В, основным преимуществом которого является возможность совместного питания силовых и осветительных электроприемников.

Исходя из этого, выбираем трехфазную четырехпроводную сеть переменного тока промышленной частоты 50 Гц с напряжением 380/220 В.

2.2 Расчет и выбор мощности двигателя

Выбор электродвигателей производим по следующим условиям:

- по напряжению;

- по току;

- по частоте вращения;

- по условиям окружающей среды;

- по мощности.

Выбор по мощности производим по следующему условию:

Р_ном≥ Р_дв, (1)

где Р_ном – номинальная активная мощность электро­двигателя, кВт;

Р_дв – мощность электродвигателя до реконструкции, кВт.

Выбор по частоте вращения производим по следующему условию:

n_ном ≈ n_дв (2)

где n_ном – номинальная частота вращения электродвигателя, мин^-1;

n_дв – частота вращения электродвигателя до реконструкции, мин^-1.

Покажем выбор электродвигателя главного движения к электроприемнику под номером 38 по плану.

По условию (1):

Р_ном≥ 2,2 кВт

По условию (2):

n_ном ≈3000 мин^-1

Выбираем электродвигатель типа АИР80В2; η_ном=83 %; cosφ_ном=0,87; I_п / I_ном=7 [1].

В проектируемом цеху предусмотрена работа кран-балки в повторно-кратковременном режиме, номинальная мощность которой приводится к продолжительному режиму по выражению:

Р_н=Р_п ()

Р_п - паспортная мощность приемника, Р_п =10 кВт;

ПВ - паспортная продолжительность включения в относительных единицах, ПВ=60%.

По формуле ():

Р_н=10 =7,7 кВт

Выбираем вентиляторы, каждый из которых должен обеспечить вытяжку воздуха объемом, равным:

Q = V_расч/n, (3)

где n – количество вентиляторов.

Рассчитаем объем воздуха в цехе по формуле:

V_вент= S_ц ∙ h, (4)

где S_ц -площадь цеха, м²;

h – высота цеха, м.

По формуле (4):

V_вент= (24∙48)∙8=10368 м³

Рассчитаем необходимую циркуляцию воздуха для поддержания нормальных условий работы в цехе. Так как в данном цехе преобладают металлорежущие станки, то воздух должен меняться 6 раз в час, то есть за час вентиляция обеспечивает вытяжку воздуха, объем которого равен шести объемам воздуха цеха:

V_расч = 6 ∙ V_вент (5)

По формуле (5):

V_расч = 6∙10368= 62208 м³∙ч

Рассчитаем объем воздуха, который должен перекачивать вентилятор по формуле (3):

Q₁ = Q₂ = Q₃= Q₄ =62208/4 = 15552 м³∙ч

Выбираем вентилятор типа ВР-86-77-6,3; Q=8,60-17,5 м³/ч; H=800Па [1].

Определим расчетную мощность двигателей, которые будут приводить во вращение лопасти вентиляторов по формуле:

Р_расч=(Q₁∙H/η_в∙η_n∙t)∙10^-3, (5)

где Q₁- объем воздуха, перегоняемый одним вентилятором в час, м³∙ч;

Н – давление воздуха, Па, принимаем Н=800 Па;

η_в – коэффициент полезного действия вентилятора, принимаем η_в=0,6;

η_п–коэффициент полезного действия передачи (принимаем, что лопасти вентилятора находятся на одном валу с двигателем, следовательно, η_п=1)

t – время, принимаем t=3600 сек.

По формуле (5):

Р_расч=(15552∙800/0,6∙1∙3600) ∙10^-3=5,76 кВт

Рассчитаем мощность двигателей по формуле:

Р=Р_расч∙k_зап , (6)

k_зап- коэффициент запаса, принимаем k_зап=1,1.

По формуле (6):

Р=5,76∙1,1=6,33 кВт

Выбираем электродвигатель типа АИР112М2 с Р_ном=7,5 кВт, η_ном=87,5 %; cosφ_ном=0,88, I_n / I_ном=7,5 [1].

Выбор электродвигателей к остальным электроприемникам аналогичен, данные заносим в таблицу 2.

Таблица 2

Поз. обозначение	Наименование	Двигатели	Рном, кВт	η, %	cosφ	Iп/Iном	Частота вращения nс, об/мин
1-4	Вертикально-протяжной станок мод.МП7А633	АИР200М4	37	92,5	0,89	7,5	1500
		АИР132М4	11	87,5	0,87	7,5	1500
		АИР80В4	1,5	78	0,83	5,5	1500
		АИР50В2	0,12	63	0,75	4,5	3000
		АИР90L4	2,2	81	0,83	6,5	1500
5-7, 13-15	Вертикально-сверлильный станок мод. 2С163Б440	АИР100LА	4	85	0,84	7	1500
		АИР80В4	1,5	78	0,83	5,5	1500
		АИР50В2	0,12	63	0,75	4,5	3000
8-12	Широкоуниверсальный фрезерный станок мод.6Р82Ш	АИР132S4	7,5	87,5	0,86	7,5	1500
		АИР112М4	5,5	85,5	0,86	7	1500
		АИР80В4	1,5	78	0,83	5,5	1500
		АИР50В2	0,12	63	0,75	4,5	3000
16-19	Вентилятор	АИР112М2	7,5	87,5	0,88	7,5	3000
20-22	Продольно-фрезерный станок мод.6Г310	АИР160М4	18,5	90,5	0,89	7	1500
		АИР112М4	5,5	85,5	0,86	7	1500
		АИР90L4	2,2	81	0,83	6,5	1500
		АИР50В2	0,12	63	0,75	4,5	3000
23-28	Токарно-револьверный станок мод.1М425	АИР160S4	15	90	0,89	7	1500
		АИР90L4	2,2	81	0,83	6,5	1500
		АИР80В4	1,5	78	0,83	5,5	1500
		АИР71В4	0,75	73	0,76	5	1500
		АИР50В2	0,12	63	0,75	4,5	3000
29	Кран-балка	MTKF311-8	11	77,5	0,79	7	900
30-33	Круглошлифовальный станок мод.3А161	АИР132S4	7,5	87,5	0,86	7,5	1500
		АИР80А4	1,1	75	0,81	5,5	1500
		АИР80А4	0,8	75	0,81	5,5	1500
		АИР50В2	0,12	63	0,75	4,5	3000
34-37	Горизонтально-расточной станок мод.2М615	АИР112М4	5,5	85,5	0,86	7	1500
		АИР90L4	2,2	81	0,83	6,5	1500
		АИР80В4	1,5	78	0,83	5,5	1500
		АИР50В2	0,12	63	0,75	4,5	3000
38,39,46,47	Абразивно-отрезной станок мод.СОМ-400В	АИР80В2	2,2	83	0,87	7	3000
40,48	Универсально-заточной станок мод. 3М642	АИР71В2	1,1	79	0,83	6	3000
41,42,49,50	Точильно-шлифовальный станок мод.В3-379-01	АИР90L4	2,2	81	0,83	6,5	1500
		АИР71А2	0,75	78,8	0,83	6	3000
43-45	Комбинированные пресс-ножницы мод.НГ-5222	АИР112М4	5,5	85,5	0,86	7	1500