СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

Решения Российского правительства о дальнейшем развитии 4

электроэнергетики в России.

Цели и задачи курсового проекта 6

1.ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД ПЕЧИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

1. Технология производства и характеристика отделения термического 7

2. Выбор рода тока и величины питающего напряжения 7

3. Определение нагревательного элемента для печи сопротивления 8

4. Выбор печного автотрансформатора для печи сопротивления 8

2. РАСЧЁТ СИЛОВЫХ СЕТЕЙ ПЕЧИ СОПРОТИВЛЕНИЯ

1. Расчёт и выбор управляющей и защитной аппаратуры 9

2.2 Расчёт и выбор сечений силовых сетей 9

3. Расчёт тока однофазного короткого замыкания в петле «ФАЗА-

НУЛЬ» силовых сетей 10

3. Описание принципа работы схемы пресса фрикционного 11

3. РАСЧЁТ ОСВЕЩЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

ОТДЕЛЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО

1. Характеристика помещений отделения термического и оценка зрительных работ 12

2. Выбор норм освещённости, вида и системы освещения источников света 12

3. Выбор типа светильников и их размещение на плане 13

4. Светотехнический расчет отделения термического 13

3. РАСЧЁТ ОСВЕТИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ ОТДЕЛЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО

1. Разработка типа схемы сети освещения 15

2. Определение осветительных нагрузок 15

4.3Расчёт и выбор марок и сечений проводников осветительных 16

сетей по нагреву

4.4Расчёт сетей освещения по потере напряжения 16

4.5Выбор и размещения на плане щитов освещения 17

3. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1. Технико-экономическое сравнение вариантов освещения

отделения заготовительного 20

3. ВОПРОСЫ ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ

ЭКСПЛУАТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ 23

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 25

ПРИЛОЖЕНИЯ: 1. Приложение А «Отделение термического. Схема

расположения осветительного оборудования».Э7

2. Приложение Б «печь сопротивления. Схема электрическая

принципиальная».Э3

ВВЕДЕНИЕ

Решения Российского правительства о дальнейшем развитии электроэнергетики в России.

Развитие промышленности неразрывно связано с ростом энергетических ресурсов. Увеличение потребности в электрической энергии обуславливается не только ростом, но и качественными изменениями во всех отраслях народного хозяйства. Значительная часть электроэнергии затрачивается на электроснабжение жилых и общественных зданий, коммунальных, торговых предприятий, городов и поселков. С ростом потребления электрической энергии возникает необходимость создания большого количества сетей, а бесперебойное обеспечение потребителей электроэнергией требует надежной их эксплуатации. В структуре электроэнергетики Поволжского экономического района выделяются крупная Заинская ГРЭС (2,4 млн. кВт), расположенная на севере района и работающая на мазуте и угле, а также ряд крупных ТЭЦ. Отдельные более мелкие тепловые электростанции обслуживают населенные пункты и промышленность в них. В районе построено две атомных электростанции: Балаковская (3млн. кВт) и Димитровградская АЭС. На Волге построены Самарская ГЭС (2,3 млн. кВт), Саратовская ГЭС (1,3 млн. кВт), Волгоградская ГЭС (2,5 млн. кВт). На Каме сооружена Нижнекамская ГЭС (1,1 млн. кВт) в районе города Набережные Челны. Гидроэлектростанции работают в объединенной системе. Энергетика Поволжья имеет межрайонное значение. Электроэнергия передается на Урал, в Донбасс и Центр.

Для более рационального, комплексного и экономичного использования общего потенциала России создана Единая энергетическая система (ЕЭС). В ней работают свыше 700 крупных электростанций, имеющих общую мощность более 250 млн. кВт (84% мощности всех электростанций страны). Управление ЕЭС осуществляется из единого центра.

Единая энергетическая система имеет ряд очевидных экономических преимуществ. Мощные ЛЭП (линии электропередачи) существенно повышают надежность снабжения народного хозяйства электроэнергией.

Объединенные энергетические системы (ОЭС) Центра, Поволжья, Урала, Северо-запада, Северного Кавказа входят в ЕЭС европейской части. Объединяются высоковольтными магистралями Самара – Москва (500кВт), Москва - Санкт-Петербург (750 кВт), Волгоград - Москва (500 кВт), Самара - Челябинск и др.

Россия экспортирует электроэнергию в Беларусь и на Украину, откуда она идет в страны Восточной Европы, и в Казахстан.

Новых мощностей за 1998-1999 годы введено в среднем по 760 МВт в год, что на порядок меньше необходимого их объема с учетом морального и физического старения оборудования электростанций. И в случае непринятия кардинальных мер возникнет дефицит мощностей на энергетическом рынке России. Промышленность будет усиленно развиваться, требуя дополнительной электроэнергии, а ее не будет.

Исчерпание ресурса мощностей лишь тепловых электростанций из-за их старения в 2000г. составил 25 млн. кВт, в 2005. – 57 млн. кВт и к 2013г. – достигло почти 74 млн. кВт, или почти половины всей установленной мощности ТЭС в настоящее время.

В последние годы в электроэнергетике России неуклонно обостряется проблема физического и морального старения оборудования электростанций и электрических сетей. Нарастают мощности энергооборудования ТЭС и ГЭС, отработавшие свой парковый ресурс.

Старение оборудования – одна из главных причин ухудшения технико-экономических и экологических показателей электростанций. Требуется принятие незамедлительных мер по обеспечению надлежащего технического состояния генерирующего оборудования электростанций.

Атомная промышленность и энергетика рассматриваются в Энергетической стратегии (2013-2020гг.) как важнейшая часть энергетики страны. При этом основное внимание уделяется обеспечению ядерной безопасности и, прежде всего безопасности АЭС в ходе их эксплуатации. Кроме того, требуется принятие мер по заинтересованности в развитии отрасли общественности, особенно населения, проживающего вблизи АЭС.

Для обеспечения запланированных темпов развития атомной энергетики после 2020г., сохранения и развития экспортного потенциала уже в настоящее время требуется усиление геологоразведочных работ, направленных на подготовку резервной сырьевой базы природного урана.

Максимальный вариант роста производства электроэнергии на АЭС соответствует как требованиям благоприятного развития экономики, так и прогнозируемой экономически оптимальной структуре производства электроэнергии с учетом географии ее потребления.

Основные задачи по максимальному варианту – строительство новых АЭС с доведением установленной мощности атомных станций до 32 ГВт в 2013 г. и до 52,6 ГВт в 2020 г. и продление назначенного срока службы действующих энергоблоков до 40-50 лет их эксплуатации.

В этом варианте, в частности, намечена достройка в 2013-2015 годы 5 ГВт атомных энергоблоков (двух блоков – на Ростовской АЭС и по одному – на Калининской, Курской и Балаковской станциях) и новое строительство 5,8 ГВт атомных энергоблоков (по одному блоку на Нововоронежской, Белоярской, Калининской, Балаковской, Башкирской и Курской АЭС). В 2011 – 2020 гг. предусмотрено строительство четырех блоков на Ленинградской АЭС, четырех блоков на Северо-Кавказской АЭС, трех блоков Башкирской АЭС, по два блока на Южно-Уральской, Дальневосточной, Приморской, Курской АЭС –2 и Смоленской АЭС – 2, на Архангельской и Хабаровской АТЭЦ и по одному блоку на Нововоронежской, Смоленской и Кольской АЭС – 2.

Одновременно в 2013 – 2020 гг. намечено вывести из эксплуатации 12 энергоблоков первого поколения на Билибинской, Кольской, Курской, Ленинградской и Нововоронежской АЭС.

Основой электроэнергетики России на всю рассматриваемую перспективу останутся тепловые электростанции, удельный вес которых в структуре установленной мощности отрасли составит к 2013 г. 68%, а к 2020 г. – 67-70% (2000 г. – 69%). Они обеспечат выработку, соответственно, 69% и 67-71% всей электроэнергии в стране (2000 г. – 67%).

Нетрадиционные возобновляемые энергоресурсы (биомасса, солнечная, ветровая, геотермальная энергия и т.д.) потенциально способны с избытком обеспечить внутренний спрос страны. Однако экономически оправданное применение нетрадиционных технологий использования возобновляемых энергоресурсов ещё будет составлять единицы процентов от общего расхода энергоресурсов.

Намечаемые уровни развития и технического перевооружения отраслей энергетического сектора страны невозможны без соответствующего роста производства в отраслях энергетического (атомного, электротехнического, нефтегазового, нефтехимического, горношахтного и др.) машиностроения, металлургии и химической промышленности России, а также строительного комплекса. Их необходимое развитие – задача всей экономической политики государства, по І1І.

ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Курсовой проект – самостоятельная работа учащегося, основной целью которой является развитие навыков по проведению расчёта, теоретических и экспериментальных исследований, составление технико-экономических обоснований, технических, организационных и других решений, обобщение оценки результатов, способствующих успешной подготовке к выполнению дипломного проекта.

Основными задачами курсового проекта являются:

1. Расчёт электропривода пресса фрикционного.

2. Расчёт силовых сетей пресса фрикционного.

3. Расчёт освещения производственных помещений отделения заготовительного.

4. Расчёт осветительных сетей отделения заготовительного.

5. Проведение технико-экономического сравнения вариантов освещения.

6. Разработка вопросов техники безопасности при эксплуатации электрического оборудования отделения заготовительного.

1.ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД печи сопротиввления

1.1 Технология производства и характеристика отделения термическое.

Отделение термическое имеет размеры (24х18х5)м, его площадь составляет 432м², отделение выстроено из красного кирпича, толщина стен 0,5м, перегородок 0,25м.

В отделении производятся следующие виды работ: тепловой обработки поковок, деталей и инструментов.

В отделении расположено 4 служебно-бытовых помещений:

Служебно-бытовые помещения одноэтажные, высотой 4м и размерами:

Комната мастера имеет размеры (6х3,5)м, площадь 21м²;

Инструментально-раздаточчная кладовая имеет размеры (5х3,5)м, площадь 17,5м²;

Гардероб имеет размеры (5х3,5)м, площадь 17,5м²;

Бытовка имеет размеры (8х3,5)м, площадь 28м²;

Производственное помещение отделения имеет размеры (24х14х5)м, площадь 336м².

Отделение термическое является помещением с нормальной окружающей средой, температура в помещении равна 20^оС, влажность не превышает 60%, запыленность, загазованность, и другие параметры соответствуют требованиям СНиП.

Отделение термическое относится к помещениям с повышенной опасностью, т.к. в этом помещении существуют следующие условия опасности для человека: наличие токопроводящих полов, наличие возможности прикосновения человека с одной стороны к заземленным металлоконструкциям, с другой стороны к корпусу электрооборудования, по І2І.

В отношении обеспечения надежности электроснабжения отделение термическое относится к электроприемникам третьей категории электроснабжения, т.к. перерыв в электроснабжении не повлияет на выпуск основной продукции. Для электроприемников третьей категории, электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения не превышает 24 часов, по І2І.

1.2 Выбор рода тока и величины питающего напряжения.

При проектировании силовых и осветительных сетей следует стремиться к варианту, удовлетворяющему всем технологическим требованиям и в том числе безопасности их эксплуатации. Для питания стационарных силовых электроприемников и светильников общего освещения применяют трехфазные четырехпроводные сети с системой напряжения 380/220 В. Такая система позволяет одновременно питать электроэнергией силовые (на линейное напряжение) и осветительные (на фазное напряжение) электроприемники при глухозаземленной нейтрали трансформаторов, по І2І.

1.3 Определение нагревательного элемента для печи сопротивления.

Для электропечей сопротивления нагреватели изготавливаются из жаропрочных материалов, стойких к окислению кислородом воздуха при высоких температурах, с высоким удельным электросопротивлением и малым температурным коэффициентом электросопротивления. Они не должны обладать заметным старением , т. е. изменением электрических свойств во времени.

Расчет нагревателя для шахтной печи при рабочей температуре t=800^oC. Мощность печи 27 кВт напряжение 380 В, печь трёхфазная, режим работы близок к непрерывному.

Принимаем включение нагревателя в звезду с одной ветвью на фазу. Фазная мощность печи P_ф=27/3=9 кВт; фазное напряжение U_ф=220 В. Выбираем по табл 1-1 по |3| в качестве материала нагревателей нихром Х15Н60 с рекомендуемой температурой t=950^oC и удельным сопротивлением ρ=1,2 × 10^-6 Ом×м. По рисунку 1-7 из |3| для t_изд=800^оC находим для идеального нагревателя W_ид=3,7×10⁴ Вт/м². Значение коэффициента эффективности для ленточного зигзага а=0,4. Тогда согласно (1-1) допустимая удельная поверхностная мощность для выбраного типа нагревателя

W_доп=αW_ид (1)

W_доп = 0,4×3,7×10⁴=1,48××10⁴

Далее рассчитываем толщину ленты, принимая для ленты значение m= 10

(2)

= 1,83 10^-3 м

Выбираем ленту размерами 1,5×15 мм

Длина ленты на фазу:

(3)

L_ф= =157,2 м

Нагреватель фазы выполняем в виде одной секции. Размещаем секции нагревателей трех фаз одну над другой. Принимаем высоту зигзага H=0,25 м расстояние между секциями по 0,1 м. Длина секции нагревателя по окружности шахтной печи.

1.4 Выбор печного автотрансформатора для печи сопротивления.

Печные автотрансформаторы при напряжении нагревательный элементов, отличающемся от напряжения питающей сети или при необходимости регулирования напряжения на нагревателях, т.е. мощности, подводимой к нагревателям.

Выбран автотрансформатор типа типа АТЦН-40 000/35 мощностью 6 кВ×А с первичным напряжением 380 В и 16 ступенями трансформации.

Для подъёма и опускания дверцы выбрать реверсивный асинхронный двигатель 4А100L8У3. Технические данные двигателя:

U_н = 380В; P_н = 1,5 кВт; ή = 74%; Iн = 25A; сos φ = 0,5; n = 750 об/мин, I_П/I_НОМ = 6,0; М_П /М_НОМ = 1,6 М_min/М_ном = 1,2; М_max/ М_ном = 1,7.

2. Расчёт силовых сетей печи сопротивления

2.1 Расчет и выбор пусковой и защитной аппаратуры.

Для защиты электрической части электрооборудования выбрать автоматические выключатели. Выбор комбинированных автоматических выключателей осуществляется исходя из условий:

1. Iрасц.эл.магн. ≥1,25 х Iрасч

где Iрасч. – расчетный ток потребителя электроэнергии, А;

Iрасц.эл.магн – номинальный ток электромагнитного расцепителя, А;

Принять трехполюсный автоматический выключатель для АТ: серии ВА 51-31 с Iрасц. = 32 А.

32А 1,25х25А;

32А 31,25А

где Iрасч. – 25А - расчетный ток пресса, А;

Для включения и отключения автотрансформатора выбрать электромагнитные пускатели исходя из условия: Pмакс≥Рном.двиг. Принять для автотрансформатора АТ электромагнитный пускатель типа ПАЕ 331 (Рмакс=17,0 кВт).

Для подъёма и опускания дверцы выбрать магнитные пускатели типа ПМЕ 111 (1,3 кВт).

Выбрать реле времени типа ВЛ-26У4 по условию Uном ≥U р.в,

Uном=500 В; Iном = 5 А.

Выключатели конечные выбрать по условиям: Uном≥Uв.к, Iном≥Iк.в

Принять к установке конечный выключатель типа ВПК1110У2 мгновенного действия, с амортизацией и самовозвратом, Uном=500 В, Iном = 4 А.

2. Расчет и выбор сечений силовых линий печи сопротивления.

Находим общую мощность пресса: Робщ = Ррасч. = 27 кВт

Номинальный рабочий ток рассчитывается по формуле:

Iр= Робщ / √3 х Uном х сosφ х ήн (4)

где Робщ – общая мощность, кВт;

Uн – номинальное напряжение;

η – КПД.

Вычислить расчетный ток:

Iр = 27000 / 1,73х380х0,87х0, = 63А

Выбрать кабель по условию Iдл.доп.  Iрасч:

Кабель для питающей сети будет прокладываться в стальных трубах. Принять к установке кабель марки ВВГ (4х10) мм². Кабель с медными жилами, в оболочке и изоляции из поливинилхлоридного пластиката. Условие соблюдается: 63 А  63А.

Внутреннюю коммутацию печи выполнить проводом ПВ-3(провод медный, многопроволочный, с ПХВ изоляцией с сечением токоведущих жил 1,5 мм²). Провод проложить в гофре (ПХВ), для механической прочности.

2.3 Расчет тока однофазного короткого замыкания в петле фаза – нуль силовой сети.

ГРЩ РП

АСБ(3х70)

Sном=250кВА +(1х35) Iрасц=500А Iрасц=636А

АСБ(3х70) к.з.

+(1х35) мм² ℓ=10м

ℓ=10м ВВГнг( 4х10 ) мм²

пресс фрикционный

Расчет тока короткого замыкания проводится для проверки условия срабатывания защиты аппарата: Iк.з.>Iэм.р.,

где Iэм.р.-ток электромагнитного расцепителя для автоматического выключателя, А;

Iк.з – ток короткого замыкания, который рассчитывается по формуле:

Iк.з = Uф/(√Rп²+Хп²+Zт/3) (5)

где Rп – активное сопротивление фазного и нулевого проводов петли фаза-нуль, Ом;

Хп – реактивное сопротивление фазного и нулевого проводов петли фаза-нуль, Ом;

Zт/3 – определяется в зависимости от мощности и конструктивных особенностей силового трансформатора.

Хп – определяется по формуле:

Хп=Хк1+Хк2+Хк3 (6)

где Хк1; Хк2; Хк3 – реактивное сопротивление на участках кабельной линии петли фаза – нуль.

Rп – определяется по формуле:

Rп = rk1+rk2+rk3+Rn1+Rn2+Rn3 (7)

где rk1; rk2; rk3 – активное сопротивление жил фазы в петле фаза-нуль;

Rn1; Rn2; Rn3 – активное сопротивление жил нуля в петле фаза-нуль.

Расчет:

Rп = rk1+rk2+rk3+Rn1+Rn2+Rn3=5,26+4,6+1,8+11,8+10,2+11,3=41,6 мОм;

Хп = 2,3+1,5+1,5=5,3 мОм;

Iк.з. = 220/√41,6²+5,3²+30 = 220/42,3 = 5,2 кА.

Вывод: расчет показал, что условие выбора автоматических выключателей соблюдается 5,2 кА > 0,032 кА, это означает что автомат ВА 51-29 срабатывает.

2.4 Описание принципа работы схемы фрикционного пресса.

Благодаря применению в установках электропечей сопротивления комплектных щитов и станций управления принципиальные электрические схемы установок различных печей состоят из повторяющихся типовых узлов и отличаются друг от друга главным образом в той части, которая относится к управлению электроприводами вспомогательных механизмов.

Нагреватель печи получает питание через автотрансформатор АТ от сети 380В. Включение и отключение нагревателей производится контактором К1. Силовые цепи защищены автоматическим выключателем SF1.

Реверсивный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором М для механизма подъема и опускания дверцы включается контакторами КМ2 (подъем) и КМ3 (опускание). В отключенном состояние двигатель затормаживается механическим тормозом, снабженным электромагнитом. Автоматический выключатель SF2 служит для защиты двигателя М и его цепи управления. Конечные выключатели SQ1 и SQ2 контролируют верхние и нижние положения дверцы. Управление дверцы – ручное дистанционное, при помощи кнопок SB 2 (подъем), SB 3 (опускание) , SB 1 (стоп).

Схема цепей управления и сигнализации питается напряжение 220 В и содержит : автоматические выключатели SА 1, SА 2 ; прибор теплового теплового контроля ПТК (с датчиком температуры печи ВК) ; катушки контактора К 2 , и промежуточного реле К 1 ; сигнальные лампы HL3 (зеленая), HL2 (красная), HL1 (желтая). Схема обеспечивает ручное дистанционное управление и автоматическое, тепловым процессам печи. Выбор вида управления осуществляется универсальным переключателем SА 3-2 на три положения.

При нейтральном положении 0 рукоятки SА 3-2 нагреватели печи отключены, горит лампа HL3.

При ручном управлении рукоятки SА 3-2 становится в положение Р, включается реле К 1 и своими контактом замыкает цепь катушки контактора К 2 . Контактор включается, подавая питание на нагреватели, лампа HL3 гаснет, лампа HL2 загорается. Очевидно ,что включение контактора К 2 возможно только при закрытой ( опущенной ) дверцы печи. Такая блокировка осуществлена замыкающим контактом конечного выключателя SQ 2-2. В режиме ручного управления прибор теплового контроля ПТК не оказывает влияния на ход теплового процесса. Он лишь дает оператору информацию о температуре печи.

При автоматическом управлении рукоятки SА 3-2, ставится положение А. Теперь сигнал на включение и отключение реле К 1, а следовательно , и на включении и отключении нагревателей выдается прибором ПТК. Реле К 1 включается, если замкнут контакт КТ 2 этого прибора , и отключается при размыкании контакта КТ 2. Если температура печи по каким-то причинам превысит номинально допустимую замкнется контакт КТ 1, и загорится лампа HL1 привлекая к себе внимание обслуживающего персонала І3І.

3. РАСЧЕТ ОСВЕЩЕНИЯ ПРОИЗВОДСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ ОТДЕЛЕНИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО

3.1 Характеристика помещений, оценка зрительных работ.

Отделение заготовительное имеет размеры (18х15х6)м, его площадь составляет 270м². Стены покрашены в темно-синий цвет, потолок побелен.

В отделении расположено 4 служебно-бытовых помещений:

Служебно-бытовые помещения одноэтажные, высотой 4м и размерами:

Комната мастера имеет размеры (6х3,5)м, площадь 21м2;

Инструментально-раздаточчная кладовая имеет размеры (5х3,5)м, площадь 17,5м2;

Гардероб имеет размеры (5х3,5)м, площадь 17,5м2;

Бытовка имеет размеры (8х3,5)м, площадь 28м2.

Производственное помещение отделения имеет размеры (24х14х5)м, площадь 336м2.

В отделении производятся следующие виды работ: термообработка металов и сушка материалов и изделий основного производства, вследствие этого, разряд и подразряд зрительных работ, согласно |4|, III+1, средней точности, размер объекта 0,2…1,0мм и более. Разряд и подразряд зрительных работ для служебно-бытовых помещений, согласно |4|, IVб+1.

3.2 Выбор норм освещенности, вида и систем освещения, света.

Требуемая нормированная освещенность для отделения, согласно |4|, 200 лк. Нормированная освещенность для служебно-бытовых помещений указана в таблице 3.4.1., согласно |4|.

Система освещения – комбинированная, совокупность общего и местного, непосредственно на прессе, согласно |4|,

Рабочее освещение предназначено для обеспечения нормальных зрительных условий при выполнении работ, прохода людей и движения транспорта. В отделении нет непрерывного технологического процесса и в случаях выхода из строя рабочего освещения, нет никакой опасности для жизни людей, и цех работает в 1 смену, значит, аварийное освещение не требуется.

Так как высота отделения равна пяти метрам, следовательно, источником света общего освещения будут являться люминесцентные лампы. В служебно-бытовых помещениях источником света будут также являться люминесцентные лампы.