1.5 Выбор сечения и марки проводов и кабелей

Выбор сечения проводов и кабелей выполняют по длительно допустимому току (), определяемый для данной марки кабеля. Выбранное сечение проводника проверяем по условию нагрева:

 Iрасч. Для магистральных линий в качестве расчётного значения тока Iрасч. принимаем полученное максимальное значения тока Iм. При выборе сечения вводим коэффициент, учитывающий условия прокладки. Для трёхжильных кабелей, проложенных в воздухе он составляет 0,92. Площадь сечения проводника, выбранного по нагреву, проверяется по условию допустимой нагрузки в послеаварийном режиме после отключения одной из двух параллельных цепей:

1,3I_дд > I_р.ав, (20)

где I_р.ав – сила тока в цепи в послеаварийном режиме.

Так как в соответствии с характеристикой производства и потребителей отдельные помещения деревообрабатывающего цеха относятся к пожароопасным помещениям, принимаем для прокладки кабели и провода с медной жилой и негорючей изоляцией. Выбранная марка и сечения кабеля приведены в таблице 2.

Таблица 2

Марка и сечение проводов и кабелей

Наименование распределительного пункта.	Iм, А	Марка кабеля	Сечение,	Iдд. А
РП – 1	140	ВВГ нг – 5 × 70	70	170
Продолжения таблицы 2
РП – 2	31,6	ВВГ нг – 5 × 16	16	73,6
РП – 3	57,3	ВВГ нг – 5 × 16	16	73,6

Расчётное значение тока для ответвлений определяем по формуле

Iр = Рном/3×Cos×Uном× (21)

где Uном – номинальное линейное напряжение (для распределительных сетей Uном = 0,38 кВ).

Для вентилятора на РП 2 – : Рном = 5,5 кВт; Cos = 0,8; = 0,9. Iр = 5,5 / 1,73×0,38×0,8×0,9 = 11,7 А

По справочнику 4 найдём марку и сечения провода для ответвлений. По току в магистрали и ответвлении выберем распределительные пункты. В качестве РП-1 выберем шинопровод распределительный ШРА 4–250–21-У3. В качестве РП2, РП3 выберем распределительные пункты ПР 85, с автоматическими выключателями серии ВА. Полученные расчётные значения тока и марку и сечения провода приведём в таблице 3.

Таблица 3

Марка и сечение провода для ответвлений

Наименование электроприёмников.	Iр, А	Iп, А	Марка провода (4- х жильный)	Сечение,
РП 1
Лифт вертикальный ДБ1	6,38	38,3	ВВГ нг – 5× 6	6
Загрузочные устройства	5,95	36	ВВГ нг – 5 × 6	6
Торцовочный станок ДС1	5,95	36	ВВГ нг – 5 × 6	6
Транспортёры ДТ4	5,5	33	ВВГ нг – 5 × 6	6
Многопильный станок	10,6	63,6	ВВГ нг – 5 × 6	6
Станок для заделки сучков	5,1	33	ВВГ нг – 5 × 6	6
Фуговальный станок	7,44	44,6	ВВГ нг – 5 × 6	6
Транспортёр ДТ6	8,5	51	ВВГ нг – 5 × 6	-
Шипорезный станок	9,6	57,6	ВВГ нг – 5 × 6	-
Станок четырёхсторонний	8,5	51	ВВГ нг – 5 × 6	-
Станок для постановки полупетель	3,0	18	ВВГ нг – 5 × 6	-
ДС39	8,5	51	ВВГ нг – 5 × 6	-
Перекладчики	55,3	332	ВВГ нг – 5 × 16	16
Сборочный полуавтомат ДА2 Санок для снятия провесов ДС40	3	18	ВВГ нг – 5 × 6	6
РП-2
Вентилятор	11,6	69,6	ВВГ нг – 5× 6	6
Компрессор	10,3	62	-	-
Станок токарный	3,8	22,8	-	-
РП3
Установка окраски	22,8	137	ВВГ нг – 3 × 6	6
электростат.	21,4	-	-	-

1.6 Расчёт токов короткого замыкания

Токи короткого замыкания необходимо знать для выбора высоковольтных аппаратов, проверки на динамическую и термическую устойчивость, на отключающую способность релейной защиты. Короткое замыкание (КЗ) — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Короткое замыкание может возникать в результате нарушения изоляции токоведущих элементов или механического соприкосновения неизолированных элементов. Также коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания.

Виды коротких замыканий.

В трёхфазных электрических сетях различают следующие виды коротких замыканий

однофазное (замыкание фазы на землю или нейтральный провод);

двухфазное (замыкание двух фаз между собой);

двухфазное на землю (две фазы между собой и одновременно на землю);

трёхфазное (три фазы между собой)

В электрических машинах возможны короткие замыкания:

межвитковые — замыкание между собой витков обмоток ротора или статора, либо витков обмоток трансформаторов;

замыкание обмотки на металлический корпус.

При коротком замыкании резко и многократно возрастает сила тока, протекающего в цепи, что, согласно закону Джоуля — Ленца приводит к значительному тепловыделению, и, как следствие, возможно расплавление электрических проводов, с последующим возникновением возгорания и распространением пожара. Короткое замыкание в одном из элементов энергетической системы способно нарушить её функционирование в целом — у других потребителей может снизиться питающее напряжение, что может привести к повреждению устройства; в трёхфазных сетях при коротких замыканиях возникает асимметрия напряжений, нарушающая нормальное электроснабжение. В больших энергосетях короткое замыкание может вызывать тяжёлые системные аварии. В случае повреждения проводов воздушных линий электропередачи и замыкании их на землю в окружающем пространстве может возникнуть сильное электромагнитное поле, способное в близко расположенном оборудовании навести ЭДС, опасную для аппаратуры и работающих с ней людей. Применяют устройства релейной защиты для отключения поврежденных участков цепи

Расчётная схема.В расчётную схему входит: кабельная линия напряжением 10 кВ, выполненная кабелем АСБ 325 , длина линии 1,2 км, трансформатор ТМ 160–10/0,4, автоматический выключатель ВА 51–35 на номинальный ток 250А. Точка трёхфазного короткого замыкания – распределительное устройство РП-1. Для расчёта токов короткого замыкания (ТКЗ) вычисляются сопротивления элементов и наносятся на схему замещения. Удельное индуктивное сопротивление кабельной линии 10 кВ составляет = 0,06 мОм/м.

Удельное активное сопротивление кабельной линии найдём по формуле

= /S (22)

= 1000/30×25 = 1,33 Ом/м

где S – сечение проводника, ;

 – удельная проводимость, для алюминия = 30 м / Ом

Найдём индуктивное и активное сопротивление кабельной линии из соотношений:

= L (23)

=0,06×1200 = 72 мОм = 0,072 Ом

= L (24)

= 1,33×1200 = 1,596 Ом

где L – длина кабельной линии, м.

Сопротивления приводятся к НН:

= (25)

= 1,596×0,0016 = 0,00255 Ом=2,55 мОм

= / ₍₂₆₎

= 0,072×0,0016 = 0,115 мОм

где и напряжения на низкой и высокой стороне трансформатора, кВ.

Для трансформатора находим:

= 16,6 мОм, = 41,7 мОм

Для автоматов там же:

= 0,4 мОм, = 0,5 мОм, = 0,6 мОм

= 1,3 мОм, = 1,2 мОм, = 0,75 мОм

Сопротивление ступени распределения – ШНН – Rc1 = 15 мОм, РП 1 – ₂ = 20 мОм

Найдём активное и индуктивное сопротивление до точки КЗ.

= + + + + ++ ₍₂₇₎

= 2,55 + 16,6 + 0,4 + 0,6 +1,3 + 1,2 + 15 + 20 = 57,65 мОм

= + + + ₍₂₈₎

= 0,115 + 41,7 + 0,5 + 1,2 = 43,515 мОм

=  + (29)

= 72,239 мОм

/ ₍₃₀₎

/= 57,65 / 43,515 = 1,32

т.е. Ку= 1 – ударный коэффициент, а q – коэффициент действующего значения ударного тока определяется по формуле

q= 1 + 2 = 1 (31)

Определим ток короткого замыкания

= Uk/3 ₍₃₂₎

=0,4×1000/1,73×72,239 = 3,2 кА

где I_к⁽³⁾ – ток трёхфазного короткого замыкания, кА;

Uк – линейное напряжение, кВ;

Zк – полное сопротивление в точке короткого замыкания, мОм.

Действующее значение ударного тока

= q (33)

= 3,2 × 1 = 3,2 кА

Мгновенное значение ударного тока

= 2Ку ₍₃₄₎

= 1,41×1 × 3,2 = 4,5 кА

Результаты расчёта приведём в сводной ведомости токов короткого замыкания, таблица 4.

Таблица 4

Сводная ведомость токов короткого замыкания

мОм	, мОм	, мОм	/	Ку	, кА	, кА	, кА	q
57,65	43,515	72,239	1,32	1	3,2	4,5	3,2	1

2 Расчёт заземляющего устройства

Заземление – это преднамеренное соединение корпуса электроустановки с землёй с помощью заземляющего устройства (ЗУ). В мебельном производстве используется искусственное заземление.

Искусственное заземление — это преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки электрической сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством. Заземляющее устройство (ЗУ) состоит из заземлителя (проводящей части или совокупности соединённых между собой проводящих частей, находящихся в электрическом контакте с землёй непосредственно или через промежуточную проводящую среду) и заземляющего проводника, соединяющего заземляемую часть (точку) с заземлителем. Заземлитель может быть простым металлическим стержнем (чаще всего стальным, реже медным) или сложным комплексом элементов специальной формы.

Качество заземления определяется значением сопротивления заземления / сопротивления растеканию тока (чем ниже, тем лучше), которое можно снизить, увеличивая площадь заземляющих электродов и уменьшая удельное электрическое сопротивление грунта: увеличивая количество заземляющих электродов и/или их глубину; повышая концентрацию солей в грунте, нагревая его и т. д. Электрическое сопротивление заземляющего устройства различно для разных условий и определяется/нормируется требованиями ПУЭ и соответствующих стандартов.

Разновидности систем искусственного заземления . Электроустановки в отношении мер электробезопасности разделяются на:

электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземленной или эффективно заземленной нейтралью;

электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящий реактор или резистор нейтралью;

электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземленной нейтралью;

электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью.

В зависимости от технических особенностей электроустановки и снабжающих электросетей, её эксплуатация может требовать различных систем заземления. Как правило, перед проектировкой электроустановки, сбытовая организация выдаёт перечень технических условий, в которых оговаривается используемая система заземления.

Согласно ПУЭ в установках напряжением до 1000 В сопротивление заземляющего устройства Rзу  4 Ом. Определяем вид заземления – выносной контур, состоящий из вертикальных заземлителей диаметром 12 мм, длиной 3 м и заземляющей полосы 404 мм, заложенной на глубине 0,7 м.

Площадь контура АВ = 7  7 . Длина периметра = 28. Грунт в районе заземления суглинок, удельное сопротивление грунта  = 100 Ом м.

Найдём расчётное удельное сопротивление грунта

₌. (35)

= 1,5 × 100 = 150 Ом

где Ксез – коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта. Для третьей климатической зоны Ксез = 1,5

Расчётное сопротивление одного вертикального электрода

= 0,3 ₍₃₆₎

= 0,3×150 = 45 Oм

Так как  = 100 Ом м, то для расчёта принимается

 4 ρ /100 (37)

= 4 ·100 / 100 = 4 Ом

Определяется количество вертикальных электродов без учёта экранирования (расчётное)

= / ₍₃₈₎

= 45 / 4 = 11,25

Принимается = 12 С учётом экранирования

= / ₍₃₉₎

= 12/0,47 = 25,5

где – коэффициент экранирования.

Принимается = 24. Для того, чтобы обеспечить симметрию конструкции, положим количество электродов равно 24, тогда – расстояние между электродами по ширине объекта, м; – расстояние между электродами по длине объекта.

= 1,16 м, = 1,16 м

Среднее значение а = + /2 = 1,16

Отношение а/ = 1,16 / 7 = 0,16

Уточняются коэффициенты использования

= 0,47, = 0,27

Определяются уточнённые значения сопротивлений вертикальных и горизонтальных электродов.

= (0,4/ ) ×Ксез.г×lg2 /bt (40)

= (0,4/28 × 0,27) × 100 × 2,3 lg 2 × 784 × 1000 / 40 × 0,7 = 26,8 Oм

где – длина периметра, Ксез.г – коэффициент сезонности горизонтальный Ксез.г = 2,3; b – ширина полосы, м; t – глубина заложения, м;

= / (41)

= 45 / 24×0,47 = 3,98 Ом

Определяется фактическое сопротивление ЗУ

= / + (42)

= 3,98 × 26,8 / 3,98 + 26,8 = 3,47 Ом

Таким образом, так как 3,47  4, следовательно, ЗУ эффективно.

3 Расчет системы общего освещения

Определить световой поток F и подобрать стандартную лампу для общего освещения. Имеются следующие показатели:

Е — нормированная минимальная освещенность — 150 лк

А — ширина помещения — 24 м;

В — длина помещения — 30 м;

Н — высота помещения — 8 м;

К — коэффициент запаса — 1,5;

Z — коэффициент неравномерности освещения, его значение для ламп накаливания ДРЛ – 1,15, для люминесцентных ламп – 1,1;

N — число светильников в помещении;

nu — коэффициент использования светового потока ламп (табл. 5).

Таблица5

Коэффициент использования светового потока nu

Светильник, %	НСП09				ВЗГ20				ЛСП02				ПВЛМ				РСП05
Рп Рс	30 10	50 30	70 50	30 10		50 30	70 50	30 10		50 30	70 50	30 10		50 30	70 50	30 10		50 30	70 50
i	Коэффициент использования nu, %
0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 2,0 3,0 4,0 5,0	14 19 23 25 27 38 44 46 48	16 21 24 26 29 41 47 50 52	22 27 29 33 35 48 54 59 61	12 16 19 21 23 32 35 37 38		14 18 21 24 25 33 37 39 40	17 21 24 26 28 35 39 41 42	23 30 35 39 42 55 60 63 64		26 33 38 41 44 57 62 65 66	31 37 42 45 48 60 66 68 70	11 14 16 19 21 35 41 44 48		13 17 20 23 27 40 45 48 51	18 23 27 29 32 46 52 54 57	19 24 28 31 34 52 58 61 63		22 27 31 34 37 55 61 64 66	26 32 36 40 43 59 64 67 69

Определим величину светового потока лампы F, лм

(43)

где S — площадь цеха, м². S = А×В.

Находим общее число светильников N. Получившиеся нецелые значения N округлить до целых в большую сторону.

(44)

где N_ДЛ — число светильников по длине; N_ш — число светильников по ширине.

N_ДЛ=В/L (45)

N_ДЛ =6

N_ш=А/L (46)

N_Ш = 5

Находим расстояние между соседними светильниками (или их рядами) (L)

(47)

м

где l — выбирается из (таблицы 6); h — высота установки светильника над рабочей поверхностью, м.

Таблица 6

Рекомендуемые и допустимые значения l=L/h

Тип КСС светильника	L/h
	Рекомендуемые значения	Наибольшие допустимые значения
К Г Д М Л	0,4–0,7 0,8–1,2 1,2–1,6 1,8–2,6 1,4–2,0	0,9 1,4 2,1 3,4 2,3

Высота установки светильника h вычисляется по формуле

(48)

м

где h_св — высота свеса светильника, м (выбирается из задания); h_р.п. — высота рабочей поверхности, м (выбирается из задания).

Находим индекс помещения

(49)

Коэффициент использования светового потока (nu) находится по табл. 5 в зависимости от коэффициента отражения стен Р_с и потолка Р_п (выбирается из задания) и индекса помещения, i. Получившиеся нецелые значения i округлить до целых в большую сторону.

Подсчитав по формуле (43) световой поток лампы F по табл. 7, 8 подобрать ближайшую стандартную лампу и определяют электрическую мощность всей осветительной установки. В практике допускается отклонение потока выбранной лампы от расчетного до –10 % и +20 %, в противном случае выбирают другую схему расположения светильников.

лм

Световой поток равен 11076 лм. Выбираем лампу ДРЛ 250 со световым потоком 13000 лм.

Таблица 7