Электрификация горного производства. Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию по дисциплине «Электрификация горного производства» для с

N – число светильников;

nL – число ламп в светильнике;

η – коэффициент использования светового потока (отношение потока, падающего на рабочую поверхность, к суммарному потоку всех ламп).

При освещении лампами накаливания вначале намечается число светильников, затем по формуле (1.1.6) определяется необходимый световой поток одной лампы и по нему подбираются ближайшая стандартная лампа и светильник. Если невозможно выбрать лампу с допуском в +20 % или –0 %, тогда корректируется число светильников N. При освещении рядами люминесцентных светильников до начала расчета намечается число рядов, а также тип и мощность лампы, для которой известен ее световой поток FL.

Необходимое число светильников определяется по фор-

муле

Делением N на число рядов определяются число светильников в каждом ряду и полная длина ряда, исходя из габаритов светильника. Коэффициент использования светового потока η зависит от КПД и формы кривой силы света светильника, расчетной высоты h, площади помещения S, отношения длины помещения A к ширине B, коэффициентов отражения потолка ρп, стен ρс и расчетной поверхности ρр.п, принимаемых по таблице А.3 и справочным данным. Значение η для некоторых типов светильников определяется по справочной литературе как функция индекса помещения i и значений ρп, ρc, и ρр.п.

Индекс помещения рассчитывается по формуле

1.1.3 Содержание раздела в курсовом проекте

Для расчета электрического освещения откаточного штрека протяженностью L, м, люминесцентными светильниками определяется минимальная нормируемая освещенность

11

рабочей поверхности по таблице А.1. Порядок выполнения расчетов следующий.

1 Предварительно принимается к установке тип светильника и приводятся его светотехнические характеристики.

2 Определяются геометрические параметры подвеса светильников в штреке.

3 Рассчитывается коэффициент приведения светового потока по формуле (1.1.1).

4 Горизонтальная освещенность в точке, равноудаленной от двух светильников, рассчитывается по формуле (1.1.2).

5 При выполнении условия (1.1.3) к установке принимается изначально выбранный тип светильника. Если условие не выполняется, то меняются или тип светильников, или геометрические размеры их установки в штреке.

6 Рассчитывается количество светильников по формуле N = (L – l)/l.

7 Рассчитывается сечение осветительного кабеля по формуле (1.1.5) и выбираются тип и марка кабеля осветительной сети.

8 По формуле (1.1.4) рассчитывается мощность осветительного трансформатора, к установке принимается соответствующий пусковой агрегат (таблица А.8).

9 Составляется таблица 1.1.1 с технической характеристикой осветительного агрегата и силового трансформатора (трансформаторов – при раздельном питании групп потребителей участка).

Таблица 1.1.1 – Техническая характеристика пусковых агрегатов и осветительных трансформаторов

12

Расчет освещения закрытых помещений выполняется методом коэффициента использования светового потока, как показано ниже.

1 Определяются параметры помещения (длина, ширина) и высота подвеса светильников, их тип, количество и размещение, а также задается минимальная нормируемая освещенность рабочей поверхности (см. таблицу А.1).

2 Рассчитывается индекс помещения (см. формулу (1.1.8)), по величине которого по таблицам А.5 … А.6 определяется соответствующий коэффициент использования.

3 По формуле (1.1.6) определяется расчетный световой поток от одного светильника, величина которого сравнивается с его технической характеристикой, приведенной в таблицах А.4 и А.7.

4 По формуле (1.1.7) определяется необходимое число светильников.

5 В разделе приводится план помещения с указанием места установки светильников, осветительного щита, способ прокладки проводки и места установки выключателей.

1.2 Расчет электрической нагрузки участка и выбор силового трансформатора ПУПП

Электроснабжение электроустановок очистных и проходческих механизированных комплексов осуществляется от силовых трансформаторов типа ТСШВ и ТСВ передвижных участковых понизительных подстанций (ПУПП) напряжением 6/1,14–0,66 кВ.

Цель расчета – определение расчетной нагрузки и выбор мощности силового трансформатора ПУПП, от которой осуществляется питание машин и механизмов, установленных на участке.

1.2.1 Расчет электрической нагрузки методом коэффициента спроса

При механизированной добыче угля или проведении подготовительных работ машинами с индивидуальной крепью

13

при отсутствии блокировки очередности пуска электродвигателей коэффициент спроса определяется по формуле

где Рдв.макс – номинальная мощность наиболее мощного в группе электродвигателя, кВт;

N

∑Pн.i – суммарная установленная мощность всех элек-

i=1

тродвигателей машин и механизмов на участке, кВт.

При использовании очистных комплексов с механизированной крепью и автоматической блокировкой очередности пуска электродвигателей коэффициент спроса определяется по формуле

Расчетная электрическая нагрузка участка определяется по формулам

где Pp – расчетная активная нагрузка, кВт; Qp – расчетная реактивная нагрузка, квар;

Sp – полная расчетная электрическая нагрузка, кВ·А; cosϕсв – средневзвешенный коэффициент мощности,

определяемый по формуле

∑N (Picosϕi ) cosϕсв = i=1 N .

∑i=1Pн.i

Коэффициент мощности cosϕсв может приниматься равным 0,6 при проведении очистных работ на участках с пологим падением пласта; 0,7 – при проведении очистных работ на участках с крутым падением пласта; 0,6 – при проведении подготовительных работ.

14

Мощность силового трансформатора ПУПП определяется из условия

где Sтр.н – номинальная (паспортная) мощность силового трансформатора, кВ·А.

1.2.2 Содержание раздела в курсовом проекте

1 В соответствии с планом горных работ (очистной или проходческий участок) осуществляется предварительная расстановка машин и механизмов на участке.

2 Технические характеристики очистных механизированных комплексов, комбайнов, стругов, погрузочных и проходческих машин приведены в таблицах А.11 … А.18.

3 Составляется спецификация электрооборудования участка с указанием электромеханических параметров двигателей (таблицы А.19 … А.23) (таблица 1.2.1).

Таблица 1.2.1 – Спецификация основного электрооборудования участка

4 Определяется коэффициент спроса (с учетом режима наиболее тяжелого запуска одного или одновременного двух двигателей) по условию (1.2.1) или (1.2.2).

5 Определяется расчетная электрическая нагрузка по формулам (1.2.3) и по условию (1.2.4) выбирается тип и мощность силового трансформатора ПУПП (таблица А.24).

6 Составляется таблица 1.2.2 с технической характеристикой силового трансформатора (трансформаторов – при раздельном питании групп потребителей участка).

15

Таблица 1.2.2 – Технические характеристики силового трансформатора

1.3 Выбор сечения и проверка кабелей в нормальном режиме работы электрооборудования

Цель расчета – выбор сечения магистрального кабеля, питающего РП-НН участка, и выбор сечения гибких кабелей, по которым осуществляется питание электродвигателей машин и механизмов.

1.3.1 Основные расчетные соотношения и условия выбора кабелей

Выбор сечения и марки магистрального и гибких кабелей осуществляется по величине расчетных токов нагрузки.

Расчетный ток магистрального кабеля определяется по формуле

где Uн – номинальное напряжение участковой сети (380, 660, 1140 В).

В качестве расчетного тока гибких кабелей Iгк принимается номинальный ток двигателей Iн, получающих питание по этим кабелям.

Выбор кабелей осуществляется по длительно допустимому току нагрева, исходя из условий

где kΘ – поправочный коэффициент на токи для кабелей в зависимости от температуры окружающей среды (таблица А.28);

16

Iдоп – допустимый ток нагрева кабеля соответствующего сечения, А;

Iгк – расчетный ток нагрузки в гибком кабеле, А;

Iн – номинальный ток электродвигателя, получающего питание по гибкому кабелю, А.

Для проверки кабелей в нормальном режиме работы определяются потери напряжения в трансформаторе, магистральном кабеле и гибком кабеле, питающим наиболее удаленный мощный двигатель или группу одновременно запускаемых мощных двигателей.

Потеря напряжения в трансформаторе определяется по формуле

где kот – коэффициент изменения напряжения в трансформаторе (принимается равным 0,95; 1,00; 1,05 при отпайке соответственно 5 %, 0 %, –5%);

Uхх – напряжение на вторичной обмотке трансформатора при отсутствии нагрузки (400, 690, 1200 В);

βт – коэффициент загрузки трансформатора, определяе-

мый по формуле βт = Sр ;

Sтр.н

uа, up – активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания, %:

ua = PSкз100 ; uр =uк2 −uа2 .

тр.н

Потеря напряжения в гибком кабеле, по которому осуществляется питание наиболее удаленного мощного двигателя, определяется по формуле

где Iн – номинальный ток двигателя, А; cosϕн – коэффициент мощности двигателя;

Rгк, Хгк – активное и индуктивное сопротивления кабелей, Ом:

17

где Lгк – протяженность гибкого кабеля, м;

γм – удельная проводимость меди (42 … 49 Ом/(м мм2) – для гибких экранированных кабелей; 44 … 51 Ом/(м мм2) – для бронированных кабелей);

Sгк – сечение гибкого кабеля, мм2;

x0 – удельное индуктивное сопротивление кабеля, Ом/км.

Потеря напряжения в магистральном кабеле определяется по формуле

где Uдоп – допустимая потеря напряжения в сети (В), определяемая по формуле

Uдоп =kот2 Uхх −0,95.

Минимально допустимое по потере напряжения сечение магистрального кабеля определяется по формуле

где Iмк – расчетный ток магистрального кабеля, А; Lмк – протяженность магистрального кабеля, м.

Сечение магистрального кабеля не должно превышать 120 мм2 для бронированных кабелей и 95 мм2 – для полугибких и гибких экранированных кабелей.

Если Iмк > 500 А, то необходимо произвести разукрупнение нагрузки, предусмотрев при этом установку на участке двух трансформаторных подстанций (ПУПП).

1.3.2 Содержание раздела курсового проекта

1 Приводится однолинейная схема питания горных машин на добычном (проходческом) участке.

2 Определяется расчетный ток нагрузки магистрального кабеля (см. формулу (1.3.1)), по величине которого, исходя из

18

условия (1.3.2), предварительно принимается к установке тип и марка кабеля (таблица А.27) и определяются величины активного и реактивного сопротивлений.

3 По величине номинального тока двигателей электроприемников участка, исходя из условия (1.3.2), предварительно принимаются к установке тип и марка питающих гибких кабелей (таблица А.27) и определяются соответствующие им величины активного и реактивного сопротивлений. Удельные сопротивления жил кабелей приведены в таблице А.29.

4 По расчетным значениям коэффициента загрузки трансформатора ПУПП, активной и реактивной составляющих полного напряжения короткого замыкания (в соответствии с данными таблицы 1.2.2) определяются потери напряжения в трансформаторе ПУПП (см. формулу (1.3.3)).

5 Определяются потери напряжения в гибких кабелях и максимальные допустимые потери напряжения в магистральных кабелях по формулам (1.3.4) и (1.3.5).

6 По величине минимального сечения магистрального кабеля (см. формулу (1.3.6)) принимается окончательное решение по марке и сечению магистрального кабеля.

7 Результаты расчетов оформляются в виде таблицы 1.3.1.

Таблица 1.3.1 – Параметры участковой электрической сети

Примечание. В таблицу также включаются потери напряжения в трансформаторе (трансформаторах) ПУПП и параметры магистрального кабеля (кабелей).

19

1.4 Расчет участковой сети в пусковом режиме работы электрооборудования

Цель расчета – определение фактического напряжения на зажимах наиболее удаленного мощного электродвигателя в пусковом режиме работы.

1.4.1 Основные расчетные соотношения и условия проверки

Фактическое напряжение на зажимах электродвигателя, находящегося в режиме пуска, определяется по формуле

где Uф.п – фактическое напряжение на зажимах двигателя, В;

Uп.мин – минимально допустимое пусковое напряжение, В; Uн – номинальное напряжение электрической сети, В; k – минимальная кратность пускового момента (k = 1,0

… 1,2 при пуске двигателя комбайна под нагрузкой; k = 1,2 … 1,5 при пуске скребковых конвейеров; k = 1,2 … 1,4 при пуске ленточных конвейеров; k = 0,5 … 0,6 при пуске вентиляторов и насосов);

Mпуск – пусковой момент электродвигателя, Н·м;

Mн – номинальный момент электродвигателя, Н·м, определяется по формуле

Mн =9550 Pн.д ,

nн

где Рн.д – номинальная мощность двигателя, находящегося в режиме пуска, кВт;

nн – частота вращения ротора двигателя, об/мин.

Мощность группы двигателей, работающих в нормальном режиме, за исключением двигателя в режиме пуска, определяется по формуле

20