МИНЕСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГОПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

МАГНИТОГОРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНЕВЕРСИТЕТ

ИМ. Г.И. НОСОВА СТРУКТУРНОЕ ПОДРАЗДЕЛЕНИЕ МНОГОПРОФИЛЬНЫЙ КОЛЛЕДЖ

НАПРАВЛЕНИЕ: МАШИНОСТРОЕНИЕ И АВТОМАТИЗАЦИЯ

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

По МДК 01,01

На тему электроснабжение участка токарного цеха

Исполнитель

руководитель:

Работа допущена к защите 2014г. ___________

Работа защищена 2014г. с оценкой _ _ _

Магнитогорск 2014 год

Содержание

№ на плане 6

Наименование ЭО 6

Р_ЭП,кВт 6

n, шт. 6

∑ Р_ЭП кВт 6

6

1,2 6

Токарно-револьверные многоцелевыестанки 6

9 6

2 6

18 6

3,21,27 6

Кран-балки 6

4,8 6

3 6

14,4 6

4.5 6

Токарные станки с ЧПУ 6

5 6

2 6

10 6

6,7,15,16 6

Сверлильно-фрезерные станки 6

7,2 6

4 6

28.8 6

8 6

Кондиционер 6

5,5 6

1 6

5.5 6

9...12 6

Токарные станки с ЧПУ повышенной точности 6

7 6

4 6

28 6

13,17,18 6

Координатно-сверлильныегоризонтальные станки 6

9,8 6

3 6

29,4 6

14 6

Строгальный станок 6

12 6

1 6

12 6

19 6

Шлифовальный станок 6

8,5 6

1 6

8.5 6

20 6

Наждачный станок 6

3,2 6

1 6

3.2 6

22,23 6

Токарные многоцелевые прутково-патронные модули 6

15 6

2 6

15 6

3 Охрана труда 31

Введение

80 лет назад на ММК появилось подразделение, призванное производить ремонт и изготавливать детали для оборудования предприятий горного управления.

Вскоре механический цех стал кустовым ремонтным, затем центром ремонта оборудования горно-обогатительного производства. Сегодня это ООО «МРК-ГОП». Неизменной остаётся задача – обеспечить бесперебойную работу подразделений горно-обогатительного производства комбината.

В 1935 году вслед за слесарно-станочным участком был пущен кузнечный отдел, в 1940 — литейное отделение.  В годы Великой Отечественной войны коллектив цеха, в то время называемого механическим, несмотря на то, что многие кадровые рабочие были мобилизованы на фронт, обеспечивал устойчивую эффективную работу цехов Горного управления.

В 1947 преобразован в ремонтный куст со слесарно-сборочным и станочным отделениями. В 1953 здесь создано электроремонтное отделение, в 1956 — кузнечно-котельное отделение. В 1965 основан участок гуммировки для ремонта транспортерных лент.  В 1971 создается первый станочный участок с отделением термообработки деталей. В 1975 вошел в строй новый, модернизированный электроремонтный отдел.  Параллельно с развитием цеха внедрялись прогрессивные технологии производства запчастей и ремонтов оборудования, осваивались новые мощности.

В 2006 году функции по техническому обслуживанию и ремонту оборудования цехов ГОП «ММК» были переданы в ЗАО «МРК». В последствии на базе кустового ремонтного цеха было создано дочернее общество ООО «МРК-ГОП», которое является подрядчиком для ОАО «ММК», обеспечивая ремонты и эксплуатацию механического, гидравлического, электрического и энергетического оборудования цехов ГОП. Сегодня на предприятии в трех цехах трудится около полутора тысяч человек  - токарей, кузнецов, слесарей, электрогазосварщиков, электриков, электромонтеров, и многих других, которым приходится знать и ремонтировать самое разное горнодобывающее и металлургическое оборудование. Специалисты ООО «МРК-ГОП» осуществляют ремонт оборудования экскаваторов, щековых и конусных дробилок, многочисленных конвейеров и агломашин, узлов стабилизации, известковых шахтных печей, установок по переработке шлаков и  т.д. Кроме того, специалисты МРК-ГОП выполняют работы по изготовлению и восстановлению запасных частей собственными силами. В текущем году общество поставило перед собой задачи в части освоения и развития приборного мониторинга оборудования и механизмов роторного исполнения. И эти задачи успешно решаются..

Общая часть

1. Краткая характеристика оборудования и потребителей электроэнергии участка токарного цеха

Участок токарного цеха (УТЦ) предназначен для обеспечения производимой продукции

всего цеха. Он является составной частью цеха металлоизделий машиностроительного завода.

УТЦ имеет станочное отделение, где размещен станочный парк, вспомогательные (склады,

инструментальная, мастерская и др.) и бытовые (раздевалка, комната отдыха) помещения.

Транспортные операции выполняются с помощью кран-балок и наземных электротележек.

Участок получает электроснабжение (ЭСН) от цеховой трансформаторной подстанции (ТП)

10/0,4 кВ, расположенной в пристройке цеха металлоизделий.

Все электроприемники по безопасности — 2 категории.

Количество рабочих смен — 2. Грунт в районе здания — супесь с температурой +8 °С.

Каркас здания сооружен из блоков-секций длиной 6 и 4 м каждый.

Размеры цеха А´В´Н=48´28´8 м.

Все помещения, кроме станочного отделения, двухэтажные высотой 3,6 м.

Перечень ЭО участка токарного цеха дан в таблице 1

Цеха

Таблица 1- Перечень электрического оборудования токарного

№ на плане	Наименование ЭО	РЭП,кВт	n, шт.	∑ РЭП кВт
1,2	Токарно-револьверные многоцелевыестанки	9	2	18
3,21,27	Кран-балки	4,8	3	14,4
4.5	Токарные станки с ЧПУ	5	2	10
6,7,15,16	Сверлильно-фрезерные станки	7,2	4	28.8
8	Кондиционер	5,5	1	5.5
9...12	Токарные станки с ЧПУ повышенной точности	7	4	28
13,17,18	Координатно-сверлильныегоризонтальные станки	9,8	3	29,4
14	Строгальный станок	12	1	12
19	Шлифовальный станок	8,5	1	8.5
20	Наждачный станок	3,2	1	3.2
22,23	Токарные многоцелевые прутково-патронные модули	15	2	15
24,29,30	Токарные вертикальные полуавтоматы с ЧПУ	30	3	90
25,26,28	Координатно-сверлильныевертикальные станки	8,4	3	25,2
итого		125,4	30	288

Рассмотрим характеристики некоторого электрооборудования

Токарный станок (Рисунок 1) станок для обработки резанием (точением) заготовок из металлов и др. материалов в виде тел вращения. На токарных станках выполняют обточку и расточку цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезание резьбы, подрезку и обработку торцов, сверление, зенкерование и развёртывание отверстий и т. д. Заготовка получает вращение от шпинделя, резец — режущий инструмент — перемещается вместе с салазками суппорта от ходового вала или ходового винта, получающих вращение от механизма подачи.

Рисунок1- токарный станок

Фрезерные станки(Рисунок2)предназначены для обработки с помощью фрезы плоских и фасонных поверхностей, тел вращения, зубчатых колёс и т.п. металлических и других заготовок. При этом фреза, закрепленная в шпинделе фрезерного станка, совершает вращательное (главное) движение, а заготовка, закреплённая на столе, совершает движение подачи прямолинейное или криволинейное (иногда осуществляется одновременно вращающимся инструментом). Управление может быть ручным, автоматизированным или осуществляться с помощью системы ЧПУ.

Рисунок 2- фрезерный станок

Шлифовальный станок - применяется при обработке дерева и металла для выполнения заключительных операций по изготовлению деталей. С их помощью  получают гладкую поверхность, имеющую отличный товарный вид. В процессе работы припуск материала срезается абразивным инструментом:  кругамии лентами.

Кондиционер - устройство для поддержания оптимальных климатических условий в квартирах, домах, офисах, автомобилях, а также для очистки воздуха в помещении от нежелательных частиц. Предназначендля снижения температуры воздуха в помещении при жаре, или (реже) — повышении температуры воздуха в холодное время года в помещении.

Таблица 2-Задание на курсовой проект

l1, км	l1, км	tВ, сек	tЗ, сек
11	0,65	0,8	0,4

1.2 Краткая характеристика технологического процесса участка токарного цеха

Токарная обработка — один из возможных способов обработки изделий путем срезания с заготовки лишнего слоя металла до получения детали требуемой формы, размеров и шероховатости поверхности. Она осуществляется на металлорежущих станках, называемых токарными. На токарных станках обрабатываются детали типа тел вращения: валы, зубчатые колеса, шкивы, втулки ,кольца, муфты, гайки и т.д. 

Основными видами работ , выполняемых на токарных станках, являются: обработка цилиндрических, конических, фасонных, торцовых поверхностей, уступов; вытачивание канавок; отрезание частей заготовки; обработка отверстий сверлением, растачиванием, зенкерованием, развертыванием; нарезание резьбы; накатывание.

В состав токарной группы станков входят станки выполняющие различные операции точения: обдирку, снятие фасок, растачивание и т. д.

Значительную долю станочного парка составляют станки токарной группы. Она включает, согласно классификации Экспериментального НИИ металлорежущих станков, девять типов станков, отличающихся по назначению, конструктивной компоновке, степениавтоматизации и другим признакам. Станки предназначены главным образом для обработки наружных и внутренних цилиндрических, конических и фасонных поверхностей, нарезания резьб и обработки торцовых поверхностей, деталей типа тел вращения с помощью разнообразных резцов, свёрл, зенкеров, развёрток, метчиков и плашек.

2 Специальная часть

2.1 Расчет силовых нагрузок выбор числа и мощности силовых трансформаторов

При расчете силовых нагрузок важное значение имеет, правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала, удорожанию строительства: занижение нагрузки к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы электроприемников.Расчет электрических нагрузок введем методом среднеквадратичных и расчетных величин с учетом коэффициента нагрузки .Определим среднюю квадратичную активную мощность всех электроприемников токарного цеха

, (1)

где -среднеквадратичная активная мощность кВт; = 311 кВт ;

Кф -коэффициент формы графика нагрузки принимаем Кф=1,08 ;

-суммарная активная мощность электроприемников из таблицы 1 ,

=288кВТ

=1,08 288=311,04кВт

Определим среднеквадратичную реактивную мощность

(2)

где Q_ск- реактивная среднеквадратичная мощность, кВАр;

Р_{ск –} активная среднеквадратичная мощность , кВт;

Tgφ –производная от cosφ=0,53;tgφ=1.4.

1,4 435.45КВАр

Расcчитаем расчетную активную и реактивную мощность.Которые приравниваются к среднеквадратичным значениям

кВАр

Определим полную расчетную мощностьпотребителей,которая равна мощности на вторичной стороне трансформатора

(3)

где - полная расчетная мощность

Эту расчетную мощность будем использовать при выборе мощности силовых трансформаторов.

При выборе числа и мощности трансформаторов подстанций рекомендуется трансформаторы мощностью более 1000 кВ·А применять при наличии группы электроприемников с большой мощности (например, электропечей) или значительного числа однофазных электроприемников , а также при наличие электроприемников с частыми пиками нагрузки (например, электросварочных установок ) и в цехах с высокой удельной плотностью ;

Стремиться к возможно однотипности трансформаторов цеховых подстанций ;

При двухтрансформаторных подстанциях с магистральной схемой электроснабжения мощность каждого трансформатора выбирать с таким расчетом . чтобы при выходе из строя одного трансформатора оставшийся в работе трансформатор мог нести всю нагрузку потребителей 1-й и 2-й категорий ( с учетом допустимых нормальных аварийных нагрузок); при этом потребители 3-й категории могут временно отключаться.

Так как по мере работы трансформатора происходят потери электроэнергии ,то при выборе мощности трансформатора их необходимо учитывать

Различают активные и реактивные потери в трансформаторах

Потери активной мощности идут на нагрев обмоток трансформатора и на нагрев стали

(4)

где

кВт

Реактивные потери состоят из потерь вызываемых рассеянием магнитного потока и потерь идущих на намагничивание трансформатора. Реактивные потери составляют 10 от мощности потребителей

(5)

где

.

кВар

Определим полные потери энергии приходящие при работе силового трансформатора

(6)

где

кВА

Определим мощность на стороне первичного напряжения силового трансформатора и потерь в трансформаторе

(7)

где

= 654.78 кВа

Определим потребляемую мощность силового трансформатора

(8)

= = 935,4 кВа

где

Определим требуемую мощность одного трансформатора согласно схеме электроснабжения предполагается 2 секции шин которые замыкают от Zх с трансформатора т.еn=2

;(9)

где

Ва

По литературе выбираем силовой трансформатор с ближайшей стандартной и заданной мощностью, с заданной по величине =10 и = 0,4 кВ. Согласно данный трансформатор приведен в таблице 3

Рисунок 3 – Внешний вид трансформатора ТЗС 400

Таблица-3 Данные трансформатора

Тип трансформатора	S н тр,кВа	U н1, кВ	,кВ	Рк,кВт	Uк %
	400	10	0,4	5,4	5,5

Определим действительный коэффициент загрузки намеченных к установке силовых трансформаторов в нормальном (Кз.д.) и аварийном (Кз.а.) режимах работы.

= (11)

где

=

= (12)

где

Согласно условию К_З.А. . Из расчетов видим, что коэффициент загрузки трансформатора в нормальном и аварийном режимах и , то выбранный трансформатор типа ТСЗ-400 оставляем для дальнейших расчетов

Так как не все потребители потребляют одинаковую мощность, трансформатор ТЗС- 400 оставляем для дальнейших расчетов принимая ,

2.2 Выбор токоведущих частей

2.2.1 Выбор ТВЧ по условию нагрева

Электрические нагрузки характеризуются расчетным током , который проходя по проводнику согласно закону Джоуля-Ленца, вызывает его нагрев. Поэтому при выборе сечения проводника, его марки необходимо учитывать это.

Для проводников электрической сети в ПУЭ приводится значения длительно допустимых токов , при которых гарантируется сохранность изоляции проводников.

Выбор ТВЧ по условию нагрева в данном курсовом проекте сделаем, опираясь на пояснительную схему рисунка 4

Рисунок 4- Поясняющая схема

Определим токи, протекающие до трансформатора в нормальном и аварийном режимах работы.

(13)

где

при нормальном режиме работы

(14)

где

Выбираем ТВЧ на высокой стороне напряжением 10 кВ.

Выбираем шины прямоугольного сечения марки АТ по условию, что допустимый ток шины должен быть больше номинального тока.

(15)

где

Проверим условия.

Из условия проходит шина прямоугольного сечения маркиАТ (15х3) с длительно-допустимым током

Рассмотрим буквенные обозначения шины:

АТ - алюминиевый твёрдый;

(15х3) - размеры шины ,мм

Ш ина (электрическая) - медный, алюминиевый, реже стальной проводник (обычно прямоугольного или круглого сечения), используемый для больших токов (например, в электрических распределительных устройствах)

Рисунок 5 - Внешний вид шины прямоугольного сечения

Выберем воздушную линию типа АС, проложенную вне помещений по условию.

(16)

где

Из условий проходит воздушная линия маркиАС(10/1,8); с длительно-допустимым током

Рисунок-6- Провод марки АС (10/1,8)

Определим ток, протекающий по ТВЧ после трансформатора в нормальном режиме работы по формуле (13), предварительно взяв напряжение на вторичной стороне трансформатора.

Определим ток протекающий по ТВЧ после трансформатора в аварийном режиме работы по формуле (14), предварительно взяв вторичное напряжение.

Выберем токоведущие части на вторичной стороне трансформатора напряжением 0,4 кВ.

Согласно однолинейной схеме электроснабжения участка токарного цеха на вторичной стороне напряжением 0,4 кВ установлены шины. Выбираем шины прямоугольного сечения марки АТ. Условие выбора произведем по формуле (15).

Из условий проходит шина прямоугольного сечения марки АТ (40 х 4) с длительно-допустимым током

Из условий проходит кабельная линия марки АВВГ3(4х185) с длительно-допустимым током

Рисунок 7-Кабель АВВГ 3(4х185)

Вывод: в данном разделе выбраны ТВЧ:

На высокой стороне напряжением 10 кВ: воздушная линия типаАС(10/1,8);, шина прямоугольного сечения марки АТ (40 х 4).

На низкой стороне напряжением 0,4 кВкабельная линия типа АВВГ 3(4х185) шина прямоугольного сечения марки АТ (15х3)

2.2.2 Выбор ТВЧ по потерям напряжения.

Электрические сети, выбранные по току нагрузки и рассчитаны на нагрев, проверяются на потери напряжения. Согласно ПУЭ и ГОСТ 13109-67, для силовых сетей отклонение напряжения от номинального должно составлять не более +/-5%.

Условие проверки определяется по формуле.

(17)

Потери напряжения определяются по формуле.

= (18)

где

=

Проверим условие по формуле (17).

5,31%

По потерям напряжения воздушная линия АС (10/1,8) не проходит, поэтому выбираем другую воздушную линию маркиАС (35/6,2) и проверяемее на потери напряжения

м

=

Проверим условие по формуле (17).

2,25%

Из условий видим, что воздушные линии маркиАС(35/6,2); и кабельная линия АВВГ3(4х185) проходят по условию и остаются для дальнейших расчетов.

2.2.3 Выбор экономически целесообразного сечения ТВЧ.

Потери энергии при передаче по линии возрастают с увеличением сопротивления линии, которые, в свою очередь, определяется сечением провода: чем больше сечение провода. Тем меньше потери. Однако при этом возрастают расходы цветного металла и капитальные затраты на содержание линии.

ПУЭ установлены величины экономических плотностей тока jэк зависящего от материала, конструкции провода и продолжительности использования максимума нагрузки Ти

За стандартное термически стойкое сечение принимается ближайшее меньшее сечение к расчётной величине. Экономическое сечение определяется по формуле

= (19)

где S_ЭК – экономическое сечение, мм²;

I_P– расчётный рабочий ток, А;

j_эк– экономическая плотность тока, А/мм².

=

Согласно условию выбранное ранее сечение воздушной линии марки АС (35/6,2)должно быть больше или равно рассчитанного экономического целесообразного сечения.

(20)

где

Проверим условие.

14

Условия соблюдаются, т.е. ВЛ1 на высокой стороне марки АС(35/6,2);

Проверим на экономически целесообразное сечение шины на стороне 10 кВ марки АТ(15х3). Принимаем для шин с продолжительностью использования максимума нагрузки 1000-3000 часов;

Рассчитаем экономически целесообразное сечение по формуле (19).

Рассчитаем сечение шины.

(21)

Проверим условие по формуле (20).

Условие выполняется, т.е. шину на высокой стороне марки АТ(15х3), оставляем прежней.

Согласно ПУЭ ТВЧ U=0.4 кВ по экономически целесообразному сечению не проверяются, если максимум нагрузки составляет 1000-3000 часов в год.