srg_nemir_potr

Потребители электрической энергии : метод. указания к курсовому проекту / Сергиевская И. Ю., Немировская А. Е.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электрооборудования

ПОТРЕБИТЕЛИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Методические указания к курсовому проекту

Факультеты электроэнергетический, заочного и дистанционного обучения

Специальность − 140610 «Электрооборудование

иэлектрохозяйство предприятий, организаций

иучреждений»

Направления бакалавриата − 140600.62 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии»

− 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника»

Направление магистратуры − 140400.68 «Электроэнергетика и электротехника»

Вологда

2012

Вологодский государственный технический университет

Потребители электрической энергии : метод. указания к курсовому проекту / Сергиевская И. Ю., Немировская А. Е.

УДК 658.26.004.18

Потребители электрической энергии: методические указания к курсо-

вому проекту. – Вологда: ВоГТУ, 2012. – 36 с.

Изложены основные сведения о содержании, составе и объеме курсового проекта; даны указания по определению силовой и осветительной нагрузки однофазных и трехфазных потребителей электрической энергии, а также по проектированию электрического освещения, приведены необходимые справочные данные.

Методические указания рекомендованы:

для подготовки инженеров по специальности 140610 «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»; бакалавров по направлению 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии»;

бакалавров и магистров по направлению 140400 «Электроэнергетика и электротехника»

Утверждено редакционно-издательским советом ВоГТУ

Составители: Сергиевская И.Ю., канд. техн. наук, доцент Немировский А.Е., д-р техн. наук, профессор

Рецензент: Дежнев В.А., инженер сектора РЗА и АСУ ООО «Трест Электросетьстрой»

Отпечатано: РИО ВоГТУ, г. Вологда, ул. Ленина, 15

2

Вологодский государственный технический университет

Потребители электрической энергии : метод. указания к курсовому проекту / Сергиевская И. Ю., Немировская А. Е.

ВВЕДЕНИЕ

Содержание дисциплины СД.04 «Потребители электрической энергии»: классификация потребителей электрической энергии, характеристика групп потребителей, сравнительная характеристика; требования к источнику питания, влияние потребителей электрической энергии на питающую сеть при их совместном подключении; графики электрических нагрузок, их классификация и формирование; режимы работы потребителей электрической энергии и энергосилового оборудования промышленных предприятий; способы достижения рациональных режимов электропотребления.

1. ТРЕБОВАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ ПРОЕКТА

Проект состоит из расчетно-пояснительной записки (РПЗ) и чертежа. Оформление РПЗ должно соответствовать требованиям ГОСТ 7.32-91. Текст в записке выполняется на одной стороне листа формата А4 (210 х

297 мм) рукописным способом. Допускается выполнять текст записки на компьютере (шрифт Times New Roman, размер 14, расстояние между строками – 1,5 интервала).

Страницы РПЗ нумеруются арабскими цифрами. Нумерация страниц сквозная. На титульном листе номер не ставят, но включают в общую нумерацию. На последующих страницах номер проставляют в правом верхнем углу без точек и тире.

Размеры полей в РПЗ должны быть следующие: левое - 25 - 30 мм, правое - не менее 10 мм, верхнее - не менее 15 мм, нижнее - не менее 20 мм. Рамки на страницах наносить не допускается.

Структурными элементами РПЗ являются титульный лист, содержание, введение, основная часть, заключение, список литературы, приложения.

Содержание включает введение, номера и названия всех разделов и подразделов, заключение, список использованных источников, номера и наименования приложений с указанием номеров страниц, с которых начинаются эти элементы РПЗ.

Введение должно содержать задачи и актуальность темы. Введение не нумеруется.

Основная часть, которая должна содержать методику и результаты выполненной работы, делится на разделы, подразделы и подпункты (если это необходимо).

Разделы должны иметь порядковую нумерацию в пределах всей РПЗ и обозначаться арабскими цифрами. Пункты также нумеруются арабскими цифрами в пределах каждого подраздела. Номер подраздела состоит из номера раздела и подраздела, разделенных точками. В конце номера должна быть точка, например, ²2.3.². Переносы слов в заголовках разделов и подразделов не до-

3

Вологодский государственный технический университет

Потребители электрической энергии : метод. указания к курсовому проекту / Сергиевская И. Ю., Немировская А. Е.

пускаются. Точку в конце заголовка не ставят. Если заголовок состоит из двух предложений их разделяют точкой. Заголовки и подзаголовки отделяют от основного текста и от подзаголовков несколькими интервалами. Подчеркивать заголовки не допускается. Каждый раздел следует начинать с нового листа.

Заключение должно содержать краткие выводы по результатам выполненной работы. Заключение не нумеруется.

Список использованных источников составляется в порядке появления ссылок на них в тексте РПЗ. Ссылки на номер источника следует указывать порядковым номером по списку, выделенным двумя косыми чертами, например, / 10 /. Если дается ссылка на многотомные издания, то указывается номер тома и, если есть необходимость, номер страницы, например: / 18, т.1, с.70 /.

В приложения включаются дополнительные и вспомогательные материалы. Каждое приложение нужно начинать с нового листа. В правом верхнем углу над заголовком прописными буквами пишется слово «ПРИЛОЖЕНИЕ». Если приложений более одного, их следует нумеровать буквами.

Формулы следует выделять из текста свободными строками, выше и ниже каждой формулы должно быть оставлено не менее одной свободной строки. Формулы записки (если их более одной) нумеруют арабскими цифрами в пределах раздела. Номер формулы состоит из номера раздела и порядкового номера формулы в разделе, разделенных точкой. Номер указывают с правой стороны листа на уровне формулы (ближе к правому краю листа) в круглых скобках, например, (3.5). Пояснение значений символов и числовых коэффициентов следует приводить непосредственно под формулой в той же последовательности, в какой они даны в формуле. Значение каждого символа и числового коэффициента следует давать с новой строки. Первую строку объяснения начинают со слова ” где ” без двоеточия, за ним следует буквенное обозначение, тире и расшифровка. В рамку формулы не обводятся и цветом чернил не выделяются.

Таблицы размещают после первого упоминания о них в тексте РПЗ таким образом, чтобы их можно было читать без поворота или с поворотом по часовой стрелке. Каждая таблица должна иметь заголовок. Название таблицы должно отражать ее содержание, быть точным и кратким. Название таблицы размещается над таблицей слева, без абзацного отступа в одну строку с ее номером без тире. Если в РПЗ только одна таблица, ее не нумеруют и слово ” Таблица” не пишут.

Иллюстрации в тексте РПЗ располагаются на отдельных листах или по тексту, если иллюстрация занимает менее 1/3 объема листа. Иллюстрации должны иметь наименование, которое пишется над рисунком. При необходимости иллюстрации снабжают поясняющими данными (подрисуночным текстом). Наименование иллюстрации помещают над ней, поясняющие данные − под ней. Иллюстрации обозначаются словом ” Рисунок “ и нумеруются последовательно арабскими цифрами в пределах раздела за исключением иллюстраций, приведенных в приложении. Номер иллюстрации должен состоять из номера раздела и порядкового номера иллюстрации, разделенных точкой. Напри-

4

Вологодский государственный технический университет

Потребители электрической энергии : метод. указания к курсовому проекту / Сергиевская И. Ю., Немировская А. Е.

мер, Рисунок 2.3 (третий рисунок второго раздела), номер иллюстрации помещают ниже поясняющих данных.

Графическая часть проекта выполняется на листе формата А2 (594х420мм) и оформляется в соответствии со стандартами ЕСКД (единая система конструкторской документации).

2. СОДЕРЖАНИЕ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

Ориентировочное содержание разделов и подразделов основной части РПЗ: 1. Характеристика потребителей электроэнергии

1.1.Категории надежности потребителей.

1.2.Режимы работы электроприемников. 2. Расчет электрических нагрузок.

2.1Расчет силовой нагрузки (механический, термический, сварочный цеха).

2.2.Расчет осветительной нагрузки (механический).

3. Построение суточного и годового графиков нагрузки предприятия. Расчет основных коэффициентов.

4. Проектирование освещения производственного помещения.

4.1.Выбор источников света.

4.2.Определение расположения светильников.

4.3.Проектирование осветительных установок.

На чертеже в графической части проекта изображаются: суточный и годо-

вой графики нагрузки предприятия (активной и реактивной), план расположения светильников в цехе с указанием размеров в масштабе 1: 200 или 1:250.

3. ХАРАКТЕРИСТИКА ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

3.1. Категории надежности электроприемников

В отношении обеспечения надежности электроснабжения электроприемники (ЭП) разделяются на следующие три категории:

Электроприемники I категории – ЭП, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Из их состава выделяется особая группа ЭП, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

5

Вологодский государственный технический университет

Потребители электрической энергии : метод. указания к курсовому проекту / Сергиевская И. Ю., Немировская А. Е.

Электроприемники II категории – ЭП, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей.

3. Электроприемники III категории – все остальные ЭП, не подходящие под определения I и II категорий.

3.2. Режимы работы электроприемников

По режимам работы ЭП могут быть подразделены на группы по сходству режимов, т.е. по сходству графиков нагрузки.

Различают три характерные группы ЭП:

1). ЭП, работающие в режиме продолжительной или мало меняющейся нагрузки (ДР). В этом режиме электрические машины и аппараты могут работать длительное время без превышения температуры отдельных частей машины или аппарата выше допустимой;

2)ЭП, работающие в режиме кратковременной (КР) нагрузки. В этом режиме рабочий период машины или аппарата не настолько длителен, чтобы температура отдельных частей машины или аппарата могла достигнуть установившегося значения, а период их остановки таков, что они успевают охладиться до температуры окружающей среды;

3)ЭП, работающие в режиме повторно-кратковременной (ПКР) нагрузки.

Вэтом режиме кратковременные рабочие периоды номинальной нагрузки машины или аппарата чередуются с кратковременными периодами отключения (паузами).

4.РАСЧЕТ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК

4.1. Расчет силовых нагрузок

4.1.1. Расчет силовой нагрузки трехфазных потребители (на примере механического цеха)

Существует несколько методов определения силовой нагрузки: метод коэффициента спроса; метод упорядоченных диаграмм и др.

Более точным и удобным методом расчета является метод упорядочен-

ных диаграмм.

Порядок расчета

1. Определяем среднесменную активную нагрузку (Р см) группы потребителей, подключенных к узлу питания напряжением до 1кВ с помощью коэффициента использования из выражения

Вологодский государственный технический университет

Потребители электрической энергии : метод. указания к курсовому проекту / Сергиевская И. Ю., Немировская А. Е.

2. Определяем эффективное число ЭП (nэф) (такое число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности, которое обуславливает те же значения расчетной нагрузки, что и группа различных по мощности ЭП):

n

2 × ∑ Pн,i

n = i=1 , (3) эф Pн,max

где Рн, max - номинальная мощность наиболее мощного приемника группы.

В случае, когда Рн, max / Рн,min ≤ 3, принимают nэф равным n - действительному числу приемников электроэнергии. Здесь Рн,min - номинальная мощность наименее мощного ЭП.

3.Определяем расчетный коэффициент kр (приложение Ж).

4.Определяем расчетную активную нагрузку по выражению:

Пример 1. Рассчитать силовую нагрузку механического цеха:

1.Токарные станки: Рн = 5 кВт; n = 10 шт.

2.Фрезерные станки: Рн = 12 кВт; n = 8 шт.

7

Вологодский государственный технический университет

Потребители электрической энергии : метод. указания к курсовому проекту / Сергиевская И. Ю., Немировская А. Е.

3.Сверлильные станки: Рн = 3 кВт; n = 10 шт., Рн = 7 кВт; n = 5 шт.

4.Карусельные станки: Рн = 33 кВт; n = 4 шт.

5.Шлифовальные станки: Рн = 20 кВт; n = 40 шт.

6.Вентиляторы: Рн = 10 кВт; n = 4 шт.

7.Кран-балка: Рпасп = 5 кВт; ПВ = 16%; n = 1 шт.

8.Мостовой кран: Рпасп = 24,2 кВт; ПВ = 16%; n = 1 шт.

Решение:

1. По формуле (1) определяем среднесменную мощность для ЭП, работающих в одинаковом режиме и с одинаковым kи.

1группа - токарные станки, фрезерные станки, сверлильные станки, ка-

русельные станки (kи = 0,2; соsϕ = 0,6; tgϕ = 1,33);

2группа - шлифовальные станки (kи = 0,3; соsϕ = 0,65; tgϕ = 1,17);

3группа - вентиляторы (kи = 0,7; соsϕ = 0,8; tgϕ = 0,75);

4группа - кран-балка, мостовой кран (kи = 0,06; соsϕ = 0,5; tgϕ = 1,73).

1 гр. Р см. 1 = 0,2 (10 · 5 + 12 · 8 + 3 · 10 + 7 · 5 + 33 · 4) = 68,6кВт.

2гр. Р см. 2 = 0,3 · 20 · 40 = 240кВт.

3гр. Р см. 3 = Рр = 0,7 · 10 · 4 = 28кВт.

4гр. Р см. 4 = 0,06 · 0,16 (5 + 24,2) = 0,7 кВт.

2. Определяем эффективное число ЭП по группам (формула (3)) в зависимости от отношения Рн, max / Рн,min.

2гр. Т.к. Рн, max / Рн,min = 1, то nэф = n = 40 шт.

3гр. Т.к. Рсм. 3 = Рр, то nэф на определяем.

3. Определяем расчетный коэффициент kр (по приложению Ж)

1гр. nэф = 21 шт.; kр = 1,15.

2гр. nэф = 40 шт.; kр = 1,0.

4гр. nэф = 2,4 шт.; kр = 6,22.

4. По формуле (4) определяем расчетную активную мощность

1 гр. Р р 1 = 1,15 · 68,6 = 78,89 кВт;

2 гр. Р р 2 = 1,0 · 240 = 240 кВт; 4 гр. Р р 4 = 6,22 · 0,7 = 4,35 кВт.

8

Вологодский государственный технический университет

Потребители электрической энергии : метод. указания к курсовому проекту / Сергиевская И. Ю., Немировская А. Е.

Активная суммарная нагрузка по механическому цеху составляет

Рр ∑ мех. цеха = 78,89 + 240 + 28 + 4,35 = 351,24 кВт.

5.Определяем расчетную реактивную мощность Qр по формуле (6) и (7)

взависимости от nэф

1гр. Qр 1 = 68,6 · 1,33 = 91,2 квар;

2гр. Q р 1 = 240 · 1,17 = 280,8 квар;

3гр. Q р 1 = 1,1 · 28 · 0,75 = 23,1квар;

4гр. Q р 1 = 1,1 · 0,7 · 1,73 = 1,33квар;

Реактивная суммарная нагрузка по механическому цеху составляет

Q р ∑ мех. цеха = 91,2 + 280,8 + 23,1 + 1,33 = 396,43 квар.

5. Определяем полную мощность по формуле (8) S р ∑ мех. цеха = 351,242 +396,432 = 417,2 кВ · А.

4.1.2. Расчет силовой нагрузки однофазных потребители (на примере термического цеха)

Однофазные ЭП, равномерно распределенные по фазам, учитываются в расчетах как 3-х фазные той же суммарной мощности. При включении до 3-х однофазных ЭП условная эквивалентная активная и реактивная мощности принимаются равными

где q н,о, Р н,о - активная и реактивная мощность однофазного приемника.

При включении однофазного ЭП на линейное напряжение он учитывается как эквивалентный приемник с номинальными мощностями

При наличии группы однофазных ЭП, которые распределены по фазам с неравномерностью не выше 15% по отношению к общей мощности трехфазных и однофазных ЭП в группе, они могут быть представлены в расчете как эквивалентная группа трехфазных ЭП с той же суммарной номинальной мощностью.

В случае превышения указанной неравномерности номинальная мощность эквивалентной группы трехфазных электроприемников применяется равной утроенному значению мощности наиболее загруженной фазы. За наиболее загруженную фазу принимают фазу, имеющую наибольшую нагрузку от однофазных приемников.

9

Вологодский государственный технический университет

Потребители электрической энергии : метод. указания к курсовому проекту / Сергиевская И. Ю., Немировская А. Е.

При смешанном включении однофазных приемников, когда часть из них включена на фазное, а часть на линейное напряжение, общую нагрузку определяют суммированием однофазных нагрузок данной фазы (фаза-ноль) и однофазных нагрузок, включенных на линейное напряжение, приведенных к этой фазе и фазному напряжению с помощью коэффициентов приведения (приложение И). Например, нагрузки Р см и Qсм фазы А будут определяться по формулам.

ных к фазам АС, АВ, А-0; Ки,1, Ки,2, Ки,3 - коэффициенты использования этих потребителей;

р(АС/А), р(АВ/А) - коэффициенты приведения активной нагрузки, подключенной к фазам АС и АВ, к фазе А;

q(АС/А), q(АВ/А) - коэффициенты приведения реактивной нагрузки к фазе А.

Порядок расчета

1.Равномерно распределяем однофазные электроприемники по фазам.

2.Определяем наиболее загруженную фазу по выражениям (13) - (14).

3.Находим условную трехфазную активную и реактивную нагрузки для наиболее загруженной фазы по выражениям

где Р см,А, Q см,А -активная и реактивная мощности наиболее загруженной фазы.

4. Определяем условную активную номинальную нагрузку наиболее загруженной фазы по выражению

В термическом отделении, кроме однофазных потребителей, имеются трехфазные потребители – кран-балка и вентиляторы (порядок расчет см. п. 4.1.1).

5. Определяем средневзвешенный коэффициент использования

∑Pи,i

i=1

Далее расчет проводим так же, как для трехфазных электроприемников.

10

Вологодский государственный технический университет