2. Расчет электрической сети.
2.1 Размещение силовых установок цеха.
В лесопильном цехе с переработкой отходов лесопиления на технологическую щепу в целях электроснабжения оборудования спроектируем главный распределительный щит (ГРЩ), который будет питать два силовых щита (ЩС-1 и ЩС-2).
К ЩС-1 подключены двигатели: окорочного станка (2 кВт) и лесопильных рам (по 6.5 кВт) – 2 шт.
К ЩС-2 подключены двигатели: подающего транспортера (2 кВт), транспортеров для отходов (2 кВт) – 2 шт., скипового погрузчика (12 кВт), обрезного станка (12 кВт), ленточного транспортера (2 кВт), навесного рольганга (4 кВт), поперечного транспортера (2 кВт) и рубительной машины (35 кВт).
Данная схема размещения силовых установок представлена в приложении В.
2.2 Определение расчетных нагрузок.
Одним из основных методов определения расчетных нагрузок, наиболее часто применяемых в практике проектирования, является метод, определяющий расчетную нагрузку по установленной мощности и коэффициенту спроса.
Для группы однородных по режиму работы приемников расчетная нагрузка определяется из выражений:
(2.1)
(2.2)
(2.3)
где Рр – расчетная активная мощность, кВт;
Кс – коэффициент спроса данной характерной группы приемников;
Руст – установленная активная мощность, кВт;
Qр – расчетная реактивная мощность, кВАр;
cosφ – коэффициент мощности;
Sр – расчетная полная мощность, кВА.
В кабелях, идущих от секции шин к отдельным крупным приемникам или силовым распределительным шкафам, питающим отдельные приемники или группы приемников, должны учитываться потери активной и реактивной мощности. По нормам эти потери составляют не более 2-х и 3-х % по активной и реактивной мощности соответственно. Тогда формула (2.3) примет вид:
(2.3а)
где S’р – расчетная полная мощность с учетом активных и реактивных потерь, кВА;
Р’р – расчетная активная мощность с учетом активных потерь, кВт;
Q’р – расчетная реактивная мощность с учетом реактивных потерь, кВАр;
ΔР – потери активной мощности, кВт;
ΔQ – потери реактивной мощности, кВАр
(2.4)
(2.5)
Коэффициенты спроса и найденные по ним расчетные нагрузки приведены в приложении Г.
2.3 Выбор сечения проводов.
Сечения проводов сети низкого напряжения выбирают по двум условиям:
по допустимой токовой нагрузке (по нагреву);
по потерям напряжения в проводе.
Выбор сечений проводов по нагреву осуществляется по расчетному току:
(2.6)
где Sр – расчетная полная мощность потребителя, ВА;
Uн – номинальное напряжение, В.
Расчетный ток для линии, питающей электродвигатели, принимается равным номинальному току электродвигателя:
(2.6а)
где Рн – номинальная мощность, кВт;
cosφ – номинальный коэффициент мощности;
η – коэффициент полезного действия при номинальной нагрузке.
По справочным данным из [2] в зависимости от расчетного тока определяют ближайшее большее стандартное сечение, исходя из того, что Iр ≤ Iдоп , где Iдоп – длительно допустимый ток нагрузки (А).
При изменении нагрузки потребителей электроэнергии изменяется величина тока в питающей линии, а, следовательно, и потеря напряжения в ней. Расчет проводят для режима максимальной нагрузки. Допустимые отклонения напряжения в процентах от номинального напряжения сети составляют:
На зажимах приборов рабочего освещения в производственных и общественных помещениях 2,5%;
На зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления 5%;
Для основной массы потребителей электроэнергии (бытовые электроприемники, осветительные установки жилых помещений и т.д.) 5%.
Формулы для определения потерь напряжения в электрических линиях получены на основании схем замещения этих линий, а для линий переменного тока – с помощью построения векторных диаграмм и их анализа.
Выбор сечения проводов по потере напряжения для трехфазной цепи осуществляется по формуле:
(2.7)
где L – длина линии, м;
Р – мощность потребителя, Вт;
γ - удельная проводимость, м/(Ом•мм2);
ΔU – относительные потери напряжения, %;
Uн – номинальное напряжение линии, В.
Отсюда видно, что применение более высоких напряжений Uн позволяет значительно уменьшать сечения (S) проводов, а, следовательно, экономить проводниковый материал.
Для создания силовой сети цеха будем использовать кабели с медными жилами с полихлорвиниловой изоляцией в полихлорвиниловой оболочке пониженной горючести (ВВГнг), которые будут проложены в трубах. Результаты расчетов представлены в приложении Д.