Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электроснабжение промышленных предприятий. Учебно-методическое пособие по курсовому проектированию
.pdf
А. В. Куксин
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
Учебно-методическое пособие
по курсовому проектированию
Ай Пи Ар Медиа
Москва • 2021
УДК 621.311
ББК 31.29
К89
Автор:
Куксин А. В. — канд. техн. наук,
декан энергетического факультета
Международного института компьютерных технологий
Рецензенты:
Ситников Н. В. — доц. кафедры
электромеханических систем и электроснабжения
Воронежского государственного технического университета;
Маков Н. И. — ведущий инженер (по электрооборудованию)
в энергетической службе ОАО «Тяжмехпресс»
Куксин, А. В.
К89 Электроснабжение промышленных предприятий : учебно-методи-
ческое пособие по курсовому проектированию / А. В. Куксин. —
Москва : Ай Пи Ар Медиа, 2021. — 44 с. — Текст : электронный.
ISBN 978-5-4497-0591-4
В учебно-методическом пособии рассмотрена методика выполнения
курсового проекта по дисциплине «Электроснабжение». Курсовой проект
представляет собой набор задач проектирования систем электроснабжения, а
именно: расчет силовой нагрузки трехфазных потребителей, расчет силовой
нагрузки однофазных потребителей, выбор числа и мощности цеховых
трансформаторов, расчет осветительной нагрузки и задачи компенсации реактивной мощности. Все расчеты сопровождаются графическими работами.
Подготовлено в соответствии с требованиями Федерального государ-
ственного образовательного стандарта высшего образования.
Предназначено для осуществления курсового проектирования по дис-
циплине «Электроснабжение» студентами направления подготовки 13.03.02
«Электроэнергетика и электротехника».
Учебное электронное издание
© Куксин А. В., 2021
© Оригинал-макет, оформление.
ООО Компания «Ай Пи Ар Медиа», 2021
Редактор М. В. Половникова
Технический редактор, компьютерная верстка С. А. Шарам
Обложка С. С. Сизиумовой
Для создания электронного издания использовано:
Приложение pdf2swf из ПО Swftools, ПО IPRbooks Reader,
разработанное на основе Adobe Air
Подписано к использованию 09.12.2020. Объем данных 7 Мб.
Издание представлено в электронно-библиотечных системах
IPR BOOKS (www.iprbookshop.ru),
Библиокомплектатор (www.bibliocomplectator.ru)
Бесплатный звонок по России: 8-800-555-22-35
Тел.: 8 (8452) 24-77-97, 8 (8452) 24-77-96
Отдел продаж и внедрения ЭБС:
доб. 206, 213, 144, 145
E-mail: sales@iprmedia.ru
Отдел комплектования ЭБС:
доб. 224, 227, 208
E-mail: mail@iprbookshop.ru
По вопросам приобретения издания обращаться:
доб. 208, 201, 222, 224
E-mail: izdat@iprmedia.ru, author@iprmedia.ru
4
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ ......................................................................................................................................... 5
1. РАСЧЕТ СИЛОВОЙ НАГРУЗКИ ТРЕХФАЗНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ................... 6
1.1. Методические рекомендации ..................................................................................... 6
1.2. Пример расчета .............................................................................................................. 7
1.3. Индивидуальное задание ...........................................................................................10
2. РАСЧЕТ СИЛОВОЙ НАГРУЗКИ ОДНОФАЗНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ .................... 12
2.1. Методические рекомендации ...................................................................................12
2.2. Пример расчета ............................................................................................................13
2.3. Индивидуальное задание ...........................................................................................17
3. ВЫБОР ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ЦЕХОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ ...... 19
3.1. Методические рекомендации ...................................................................................19
3.2. Пример расчета ............................................................................................................19
3.3. Индивидуальное задание ...........................................................................................20
4. РАСЧЕТ ОСВЕТИТЕЛЬНОЙ НАГРУЗКИ .............................................................22
4.1. Методические рекомендации ...................................................................................22
4.2. Пример расчета ............................................................................................................22
4.3. Индивидуальное задание ...........................................................................................24
5. КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ........................................................... 25
5.1. Промышленное предприятие с большим числом трансформаторов ..............25
5.1.1. Методические рекомендации ...................................................... 25
5.1.2. Пример расчета ............................................................................. 26
5.2. Промышленное предприятие с небольшим числом трансформаторов..........30
5.2.1. Методические рекомендации ...................................................... 30
5.2.2. Пример расчета ............................................................................. 31
5.2.3. Индивидуальное задание ............................................................. 33
5.3. Расчет точек подключения компенсирующих устройств
к магистральному шинопроводу .............................................................................34
5.3.1. Методические рекомендации ...................................................... 34
5.3.2. Пример расчета ............................................................................. 35
5.3.3. Индивидуальное задание ............................................................. 37
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ............................................................................................................................... 38
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ....................................................................................... 39
ПРИЛОЖЕНИЯ ................................................................................................... 41
5
ВВЕДЕНИЕ
Проектирование и эксплуатация систем электроснабжения
промышленных предприятий — задача многофункциональная
и трудоемкая. Данная сфера постоянно совершенствуется
и усложняется в силу появления новых технологий и оборудования. Требования к качеству электрической энергии и надежности электроснабжения также повышаются. Для решения поставленных задач в данной сфере необходимо применение вычислительной техники, а также высокий профессионализм.
Наряду с лекциями, практическими и лабораторными работами рабочим учебным планом подготовки бакалавров направления 13.03.02 «Электроэнергетика и электротехника» в рамках
дисциплины «Электроснабжение» предусмотрено курсовое проектирование.
В рамках курсового проекта предлагается решить несколько задач проектирования систем электроснабжения, а именно:
расчет силовой нагрузки трехфазных потребителей, расчет силовой нагрузки однофазных потребителей, выбор числа и мощности цеховых трансформаторов, расчет осветительной нагрузки и задачи компенсации реактивной мощности. Все расчеты
сопровождаются графическими работами.
Выполнение курсового проекта позволит сформировать
у студента способность рассчитывать режимы работы и принимать участие в проектировании основных объектов электроэнергетических систем, а также позволяет получить навыки расчета,
и элементы проектирования систем электроснабжения.
Тема курсового проекта: «Решение задач электроснабжения промышленного предприятия».
6
1. РАСЧЕТ СИЛОВОЙ НАГРУЗКИ
ТРЕХФАЗНЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ
1.1. Методические рекомендации
Расчет силовой нагрузки трехфазных потребителей меха-
нического цеха выполним в следующем порядке.
1. Определить среднесменную активную нагрузку (Рсм) группы потребителей, подключенных к узлу питания напряжением
до 1 кВ с помощью коэффициента использования по выражению:
Рсм = , (1.1)
где — активная номинальная мощность i-го ЭП;
— коэффициент использования активной мощности.
Для потребителей, работающих в повторно-кратковремен-
ном режиме:
= , (1.2)
где РП — паспортная мощность, кВт;
ПВ — продолжительность включения, в долях единиц.
2. Определить эффективное число ЭП (nэф) (такое число
однородных по режиму работы электроприемников одинаковой
мощности, которое обусловливает те же значения расчетной
нагрузки, что и группа различных по мощности ЭП):
, (1.3)
где Р
Н,max
— номинальная мощность наиболее мощного прием-
ника группы.
В случае, когда Р
Н,max
/ Р
Н,min
≤ 3, принимают nэф равным
n-действительному числу приемников электроэнергии. Здесь
Р
Н,min
— номинальная мощность наименее мощного ЭП.
7
3. Определяем расчетный коэффициент kр.
4. Определяем расчетную активную нагрузку по выра-
жению:
Pp = kpP
П
, (1.4)
Для электроприемников, работающих в длительном
режиме:
Pp = Рсм. (1.5)
5. Определяем расчетную реактивную нагрузку в зависимости от эффективного числа приемников n
эф
:
при nэф ≤ 10 Qр = 1,1 Р
см
tg φi; (1.6)
при nэф > 10 Qр = Рсм tg φi. (1.7)
6. Полная расчетная мощность определяется
. (1.8)
1.2. Пример расчета
Задание.
Определить силовую нагрузку в механическом цехе. Ис-
ходные данные для расчета приведены в табл. 1.1.
Таблица 1.1
Исходные данные (пример)
№
п/п
Тип станков
Мощность,
Р
н
, кВт
Количество,
n, шт.
kи
соs ϕ
1
Токарные станки
12 5 5
16
0,2
0,65
2
Строгальные станки
5 9 11
4
0,2
0,65
8
Окончание табл. 1.1
№
п/п
Тип станков
Мощность,
Р
н
, кВт
Количество,
n, шт.
kи
соs ϕ
3
Долбежные станки
2,7
5,4
10
5
0,2
0,65
4
Фрезерные станки
6
12 2 4
0,2
0,65
5
Сверлильные станки
5
10 4 2
0,2
0,65
6
Карусельные станки
30
6
0,2
0,65
7
Точильные станки
11
10
0,2
0,65
8
Шлифовальные станки
26
31 1 5
0,2
0,65
9
Вентиляторы
7
10 5 4
0,7
0,8
10
Кран-балка:
ПВ = 40 %
РП = 10 кВ
РП = 22 кВ
1
2
0,1
0,5
Решение.
1. По формуле (1.1) определяем среднесменную мощность
для ЭП, работающих в одинаковом режиме и с одинаковым kи.
I группа — токарные, строгальные, долбежные, фрезерные,
сверлильные, карусельные, точильные, шлифовальные станки
(kи = 0,2; соs ϕ = 0,65; tg ϕ = 1,17);
II группа — вентиляторы (kи = 0,7; соs ϕ = 0,8; tg ϕ = 0,75);
III группа — кран-балка (kи = 0,1; соs ϕ = 0,5; tg ϕ = 1,73).
I группа:
Р
см.I
= 0,2·(12·5 + 5·16 + 5·11 + 9·4 + 2,7·10 + 5,4·5 + 6 ×
× 2 + 12·4 + 5·4 + 10·2 + 30·6 + 11·10 + 26·1 + 31·5) = 160 кВт.
II группа:
Р
см.II
= Рр= 0,7·(7·5 + 10·4) = 52,5 кВт.
9
III группа:
Р
см.III
= 0,1·0,4·(10·1 + 22·2) = 3,42 кВт.
2. Определяем эффективное число ЭП по группам (формула (1.3)) в зависимости от отношения Р
Н,max
/ Р
Н,min
.
I группа:
II группа: так как Р
см.II
= Рр, то nэф не определяем.
III группа: так как Р
Н,max
/ Р
Н,min
< 3, то n
эф
= n = 3 шт.
3. Определяем расчетный коэффициент kр (приложение А).
I группа: nэф = 52 шт.; kр = 1,0.
III группа: nэф = 3 шт.; kр = 4,05.
4. По формуле (1.4) определяем расчетную активную
мощность:
I группа: Р
р I
= 1,0·160 = 160 кВт;
III группа: Р
р II
= 3,42·4,05 = 13,85 кВт.
Активная суммарная нагрузка по механическому цеху
составляет:
Р
р∑мех.цеха
= 160 + 52,5 + 13,85 = 226,35 кВт.
5. Определяем расчетную реактивную мощность по фор-
муле (1.6) и (1.7) в зависимости от nэф:
I группа: Q
р I
= 1601,17 = 187,2 кВАр;
II группа: Q
р II
= 1,152,50,75 = 43,31 кВАр;
III группа: Q
р III
= 1,13,421,73 = 6,51 кВАр.
Реактивная суммарная нагрузка по механическому цеху
составляет
Q
р ∑ мех. цеха
= 187,2 + 43,31 + 6,51 = 237,05 кВАр.
6. Определяем полную мощность по формуле (1.8)
S
р∑ мех. цеха
= = 327,76 кВА.
10
1.3. Индивидуальное задание
Определить силовую нагрузку в механическом цехе. Ис-
ходные данные для расчета приведены в табл. 1.2.
Таблица 1.2
Исходные данные для расчета
Вариант
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
11
12
13
14
15
Потребители
Количество потребителей
1. Токарные:
(kи = 0,2;
соs φ = 0,65)
PН = 12 кВт
РН = 5 кВт
2
4
6
8
9
7
5
3
2
4
6
8
9
7
2
3 5 7 9 8 6 4 2 3 5 7 9 8 6 3
2. Строгальные:
(kи = 0,2;
соs φ= 0,65)
PН = 5 кВт
РН = 9 кВт
9
3
7
5
9
3
7
5
9
3
7
5
9
3
7
8 2 6 4 8 2 6 4 8 2 6 4 8 2 6
3. Долбежные:
(kи = 0,2;
соs φ = 0,65)
PН = 2,7 кВт
РН = 5,4 кВт
3
4
5
6
6
5
4
3
3
4
5
6
5
4
3
9 8 7 2 2 7 8 9 9 8 7 2 7 8 9
4. Фрезерные:
(kи = 0,2;
соs φ = 0,65)
PН = 6 кВт
РН = 12 кВт
2
4
3
7
9
5
6
8
2
6
5
9
6
5
9
8 6 5 9 7 3 4 2 8 4 3 7 4 3 7
5. Сверлильные:
(kи = 0,2;
соs φ = 0,65)
PН = 1 кВт
РН = 5 кВт
2
4
6
8
9
7
5
3
2
4
6
8
9
7
5
3 5 7 9 8 6 4 2 3 5 7 9 8 6 4
6. Карусельные:
(kи = 0,2;
соs φ = 0,65)
PН = 30 кВт
РН = 33 кВт
4
3
3
4
5
5
6
8
2
6
5
9
3
7
5
8 9 9 8 7 3 4 2 8 4 4 8 2 6 4
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]