ВВЕДЕНИЕ

Вопросы развития электроэнергетики, как отрасли, имеют особое значение и определяют развитие всех остальных отраслей народного хозяйства. Передача, распределение и потребление выработанной электро­энергии должны производиться с высокой экономичностью и надёжно­стью. Для обеспечения этого энергетиками создана надёжная и эко­номичная система распределения электроэнергии на всех ступенях применяемого напряжения с максимальным приближением высокого напряжения к потребителям. В системе цехового распределения электроэнергии используются комплектные подстанции и комплектные силовые и осветительные токопроводы. Это создаёт гибкую и надёжную систему распределе­ния, чем экономится большое количество проводов и кабелей. Основными же задачами при проектировании системы электро­снабжения является оптимизация параметров этих систем, путём правильного выбора напряжения и оборудования. Важным положением при проектировании является соблюдение норм проектирования, рекомендаций к проектированию, СНиПов, Пра­вил устройства электроустановок, требования которых обеспечи­вают создание удобных в эксплуатации и безопасных в обслуживании систем электроснабжения. Целью учебного проектирования по дисциплине «Электроснабже­ние промышленных предприятий» является получение учащимся практических навыков в разработке экономичных, надёжных, удобных в эксплуатации и безопасных в обслуживании систем электроснабже­ния на основе достижений научно-технического прогресса.

1 Характеристика потребителей электроэнергии

Потребители электроэнергии это совокупность машин, аппаратов, линий электропередачи и вспомогательных устройств, предназначена для производства, преобразования, передачи и распределение электрической энергии.

Потребителями считается всё, что питается электроэнергией, то есть это предприятия, бытовые потребители, электрифицированный транспорт, освещение городов и посёлков. Также к ним относятся станки, подъёмно-транспортные устройства, компрессоры, вентиляторы, насосы, сварочные установки, трансформаторы и различные печи.

Классифицируют электроприёмники по:

• напряжению,

• роду тока,

• мощности,

• режиму работы.

По напряжению электроприёмники различают на низковольтные и высоковольтные. Низковольтные – напряжение их составляет до 1000 В, и высоковольтные – напряжением более 1000 В. Всё электрооборудование в цехе относится к потребителям низкого напряжения, так как все установки работают от сети 220/380 Вольт.

По роду тока различают электроприёмники работающие от:

• сети переменного тока нормальной частоты 50 Гц;

• сети переменного тока повышенной или пониженной частоты;

• сети постоянного тока.

В механическом цехе все электроприёмники работают от сети переменного тока нормальной частоты 50 Гц.

По мощности электроприёмники различают:

• малой мощности – до 10 кВт;

• средней мощности – до 100 кВт.

По режиму работы электроприёмники делят на три группы:

• продолжительный режим - это режим, в котором электрические машины работают длительное время, при этом не перегреваясь. В данном цехе в продолжительном режиме работают такие установки как станки, вентиляторы.

• повторно-кратковременный режим – это режим, в котором рабочие периоды работы чередуются с периодами пауз, а длительность всего цикла не превышает десяти минут. В цехе в этом режиме работают управляемые с пола краны, сварочные трансформаторы.

• кратковременный режим - это режим, в котором рабочий период не столько длителен, чтобы температуры отдельных частей машины могли достигнуть установившегося значения, период же остановки машины настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды.

По общности технологического процесса электроприемники можно разделить на производственные механизмы, общепромышленные установки, подъемно-транспортное оборудование, преобразовательные установки, электросварочное оборудование. Общепромышленные установки (вентиляторы, компрессоры, насосы) занимают значительное место в системе электроснабжения.

Надёжность электроснабжения заключается в обеспечении предприятия электроэнергией хорошего качества, работы должны проводиться без срыва плана производства и без аварийных перерывов в электроснабжении. Расчет электрический нагрузок является основным в проектировании систем электроснабжения. Все аппараты, сечения токоведущих частей определяются в зависимости от величины нагрузки. При расчете силовых нагрузок особое значение имеет правильное определение величины электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу материала, удорожанию строительства; занижение нагрузи – к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприёмников.

Электропривод металлорежущих станков: 1-9,12,13 номера -длительный режим работы ,пуск лёгкий. Расположение стабильное, распределение нагрузки по фазам равномерное, крупносерийное производство; К_и =0,16; cosφ=0,6.

Станок с ЧПУ: К_и =0,6; cosφ=0,7;Относится к 1 категории электроприёмников по бесперебойности электроснабжения.

Сварочные трансформаторы относится ко 2-ой категории электроприёмников по бесперебойности электроснабжения. Распределяем равномерно по фазам, так как частые короткие замыкания во время работы, большие броски тока. Желательно подключение совместно с мощной маломеняющейся или постоянной нагрузкой для сглаживания бросков тока. Режим работы повторно-кратковременный; Cosφ =0,3; К_и =0,35

Сварочный преобразователь многопостовой. Режим работы длительный,; К_и =0,5; cosφ=0,7.

Компрессор, сантехнический вентилятор. Общепромышленые установки, трёхфазные, длительный режим работы с постоянной или маломеняющейся нагрузкой ,равномерное распределение по фазам,2 категория по бесперебойности электроснабжения.

Сантехнический вентилятор: cosφ=0,8; К_и =0,8

Компрессор: cosφ=0,8; К_и =0,8

Управляемый с пола кран. Повторно-кратковременный режим ,пуск тяжелый, равномерное распределение по фазам,трёхфазный,2 категория по бесперебойности электроснабжения, асинхронный двигатель с фазным ротором.

Управляемый с пола кран: cosφ=0,5; К_и =0,06.

Виды оборудования и их количество:

1) Токарный станок 10 кВт 2 шт.

2) Радиально-сверлильный станок 35 кВт 2 шт.

3) Вертикально - фрезерный станок 14 кВт 2 шт.

4) Вертикально - сверлильный станок 2 кВт 4 шт.

5) Продольно-строгальный станок 40 кВт 2 шт.

6) Плоскошлифовальный станок 16 кВт 10 шт.

7) Горизонтально - фрезерный станок 32 кВт 2 шт.

8) Токарный станок с ЧПУ 10кВт 40 шт.

9) Фрезерно-револьверный станок 40 кВт 2 шт.

10) Сварочный трансформатор 10 кВА 2 шт.

11) Сварочный преобразователь многопостовой 50 кВт 2 шт.

12) Вертикальная пила 12 кВт 2 шт.

13) Горизонтальная пила 15 кВт 2 шт.

14) Компрессор 10 кВт 2 шт.

15) Сантехнический вентилятор 5 кВт 4 шт.

16) Управляемый с пола кран 3 кВт 8 шт.

2 РАСЧЁТ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ НАГРУЗОК

Все металлорежущие станки с 1-9,12,13 номера, компрессор и сантехнический вентилятор работают с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором, который имеет кратность пускового тока 6. Управляемый с пола кран, двигатель имеет кратность пускового тока 2,5.

2.1 Расчёт индивидуальных нагрузок производится по формулам:

(1),

где, - расчётный ток приёмника (А)

- расчётная мощность приёмника (кВт)

- номинальное напряжение (кВ)

(2),

* (3),

где, - Расчётная реактивная мощность приёмника (кВАр)

-расчётная активная мощность приёмника (кВт)

(4),

где, P_ср - средняя активная мощность приёмника (кВт)

P_р – расчётная активная мощность приёмника (кВт)

К_и – коэффициент использования

(5),

где, q_ср – средняя реактивная мощность приёмника (кВАр)

q_р – расчётная реактивная мощность приёмника (кВАр)

К_и – коэффициент использования

(6),

где, -расчётный ток двигателя (А)

- пиковый ток приёмника (А)

К_пуск – пусковая кратность тока

(7),

где, S_р- полная расчётная мощность (кВА)

S_пасп- паспортная полная мощность (кВА)

(Эта формула применяется для сварочного трансформатора )

P_р=P_пасп*√ПВ (8),

где, P_р- расчётная мощность приёмника

P_пасп- паспортная мощность приёмника

(эта формула применяется для управляемого с пола крана)

(9),

где, P_р – расчётная активная мощность (кВт)

Sр- расчётная полная мощность (кВА)

(10),

где, P_р – расчётная активная мощность (кВт)

P_пасп – паспортная мощность приёмника (кВт)

η – КПД приёмника

(формула применяется для компрессора и сантехнического вентилятора)

2.1. Расчет электрооборудования

2.1.1. Токарный станок 10кВт – номер на плане 1

= =

* 10*1,33=13,3 кВАр

кВт

Аналогично рассчитываются металлорежущие станки: 1 – 9; 12; 13 номера, результаты расчетов сведены в таблицу 1.

2.1.2. Сварочный трансформатор 10 кВА, ПВ= 25 %- номер на плане 10.

=5 кВА

= =

1,75*2,67=4,67 кВАр

I_пик = i_р*1,2=13,15*1,2=15,78 А

2.1.3. Сварочный преобразователь многопостовой 50кВт,КПД=90% номер на плане 11.

=

= =

* 55,55*1,02=56,61 кВАр

кВт

2.1.3. Компрессор 10 кВт,КПД=90%- номер на плане 14.

=

= =

* 11,1*0,6=6,66 кВАр

кВт

2.1.4. Управляемый с пола кран 3 кВт, ПВ=25 %, АД с Фазным ротором- номер на плане 16.

=3*0,5=1,5 кВт

= =

* =1,5*1,73=2,59 кВАр

2.1.5. Сантехнический вентилятор 5 кВт КПД=90% - номер на плане 15.

= =

* =5,55*0,6=3,33 кВАр

кВт

Результаты расчётов сведены в таблицу 1.

Таблица 1 – Технические данные электрооборудования цеха

№	Кол-во	Наименование оборудования	Мощность, кВт		Ки	Кпуск
1	2	Токарный станок	10 кВт	0,6	0,16	6
2	2	Радиально-сверлильный станок	35 кВт	0,6	0,16	6
3	2	Вертикально-фрезерный станок	14 кВт	0,6	0,16	6
4	2	Вертикально-сверлильный станок	2 кВт	0,6	0,16	6
5	2	Продольно-строгальный станок	40 кВт	0,6	0,16	6
6	10	Плоскошлифовальный станок	16 кВт	0,6	0,16	6
7	2	Горизонтально-фрезерный	32 кВт	0,6	0,16	6
8	40	Токарный станок с ЧПУ	10 кВт	0,7	0,6
9	2	Фрезерно-револьверный станок	40 кВт	0,6	0,16	6
10	2	Сварочный трансформатор	10 кВА	0,35	0,3	1,2
11	2	Сварочный преобразователь многопостовой	50 кВт	0,7	0,3
12	2	Вертикальная пила	12 кВт	0,6	0,16	6
13	2	Горизонтальная пила	15 кВт	0,6	0,16	6
14	2	Компрессор	10 кВт	0,8	0,8	6
15	4	Сантехнический вентилятор	5 кВт	0,8	0,8	6
16	8	Управляемый с пола кран	3 кВт	0,5	0,06	2,5

окончание таблицы 1

№	Pр кВт	Uном кВ	iр\iпик А	qр кВАр	Pср кВт	qср кВАр		ПВ %	КПД %
1	10	0,38	25 \150	13,3	1,6	2,128	1,33
2	35	0,38	88,73\532	46,55	5,6	7,448	1,33
3	14	0,38	35,5\213	18,62	2,24	2,9792	1,33
4	2	0,38	5,08\30,48	2,66	0,32	0,372	1,33
5	40	0,38	101,5\609	53,2	6,4	8,512	1,33
6	16	0,38	40,6\243,6	21,28	2,56	3,4048	1,33
7	32	0,38	81,21\487	42,56	5,12	6,8096	1,33
8	10	0,38	21,73\21,73	20,2	6	6,12	1,02
9	40	0,38	101,4\608	53,2	6,4	8,5	1,33
10	1,75	0,22	13,15\15,78	4,6725	0,525	1,404	2,67	25
11	55,55	0,38	120,7	56,61	27,77	28,3	1,02		90
12	12	0,38	30,45\182,7	15,96	1,92	2,55	15,96
13	15	0,38	38,07\228,42	19,95	2,4	3,1904	1,33
14	11,1	0.38	21,1\126,6	6,66	8,88	3,99	0,6		90
15	5,55	0,38	10,55\126,6	3,33	4,44	2,664	0,6
16	1,5	0,38	4,56\11,4	2,59	0,09	0,155	1,73	25

3 РАСЧЁТ ГРУППОВЫХ НАГРУЗОК

3.1 Расчёт общей силовой нагрузки цеха

Расчет произведем по методу упорядоченных диаграмм и рассчитаем по следующим формулам:

(11),

где, P_н- номинальная групповая активная мощность (кВт)

- расчётная активная мощность i-ой группы (кВт)

(12),

где, P_ср- средняя групповая активная мощность (кВт)

- средняя активная мощность i-ой группы (кВт)

(13),

где, Q_ср- средняя групповая реактивная мощность (кВАр)

-средняя реактивная мощность i-ой группы (кВАр)

(14),

где, P_ср- средняя групповая активная мощность (кВт)

P_н- номинальная групповая активная мощность (кВт)

К_{и ср}- коэффициент использования средневзвешенный

(15),

где, P_н- групповая номинальная мощность (кВт)

- суммарная расчётная активная мощность i-ого приёмника (кВт)

- эффективное число приёмников

(16),

где, Q_р- групповая расчётная реактивная мощность (кВАр)

Q_ср- групповая средняя реактивная мощность (кВАр)

К_рq- коэффициент расчётный по реактивной мощности = 1 (табличное значение ,если n_эф>10 то К_рq=1 если n_эф≤10 то К_рq=1,1)

(17),

где, P_р- групповая расчётная активная мощность (кВт)

P_ср- групповая средняя активная мощность (кВт)

К_рp- коэффициент расчётный по активной мощности Kpp = 1 (табличное значение по n_эф и К_{и ср})

(18),

где, S_р- полная расчётная мощность (кВА)

P_р- групповая расчётная активная мощность (кВт)

Q_р- групповая расчётная реактивная мощность (кВАр)

(19),

где, - групповой расчётный ток (А)

S_р- полная групповая расчётная мощность (кВА)

U_ном- номинальное напряжение сети (кВ)