Андрей Смирнов
Время чтения: ~16 мин.
Просмотров: 0

Электроснабжение цеха металлорежущих станков

Проектирование электроснабжения механического цеха серийного производства

Введение

Электроснабжение — обеспечение потребителей электрической энергией. электроснабжение цех трансформатор кабель

Энергосистема — совокупность электростанций электрических и тепловых
сетей, соединенных между собой и связанных общностью режимов в непрерывном
процессе производства преобразования передачи и распределения электрической
тепловой энергии при общем управлении этим режимом.

Электрическая часть энергосистемы — совокупность электроустановок
электрических станций и электрических сетей энергосистемы.

Электроэнергетическая система — электрическая часть энергосистемы и
питающиеся от нее приемники электрической энергии, объединенные общностью
процесса производства передачи распределения и потребления электрической
энергии.

Система электроснабжения — совокупность электроустановок, предназначенных
для обеспечения потребителей электрической энергии (внешнее электроснабжение,
внутризаводское электроснабжение, внутрицеховое электроснабжение).

Централизованное электроснабжение — это электроснабжение потребителей
электрической энергии.

Электрическая сеть — совокупность электроустановок, предназначенных для
передачи и распределения электрической энергии, состоящих из подстанций,
распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий
электропередачи, работающих на определенной территории.

Приемники электрической энергии — это аппараты, агрегаты и др.,
предназначенные для преобразования электрической энергии в другой вид энергии.

Потребители электрической энергии — это электроприёмник или группа электроприёмников,
объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной
территории.

Целью данного проекта является:

Целью курсового проекта является проектирование электроснабжения
механического цеха серийного производства.

Задачи данного проекта:

расчёт передачи, распределение и потребление электроэнергии; — облегчение
резервирования мощностей и повышение технического уровня эксплуатации;

расчёт полной мощности и расчётного тока;

выбор кабелей, проводов для данных элекроприёмников;

расчёт и выбор компенсирующих устройств;

расчёт рабочего и аварийного освещения;

выбор и расчёт мощности трансформаторов;

выбор аппаратуры защиты;

расчёт токов короткого замыкания;

расчёт заземления;

определение платы за электроэнергию.

1. Описательная часть

2.7.8 Расчет и выбор сечений питающей и распределительной сети освещения и проверка на потерю напряжения

Сеть, падающая электроэнергию от трансформатора понижающей
подстанции к светильникам состоит из питающей и распределительной линий. К
расчету предъявляются следующие требования:

а) Выборное сечение провода и кабеля должно обеспечивать
требуемое напряжение у источников света

б) Токовые нагрузки по проводам не должны превышать
допустиые значения

в) Питание шины не должно иметь большой потери мощности

Для того чтобы выбрать ШОС надо найти номинальной ток одной
группы ламп:

Iн = Pу / n ×
U

Iн = 14400/4 ×
220 = 18

Iн = 18

По приложению выбираем тип осветительного шинопровода: ШОС
80-65.

Допустимый длительный ток 50 А. Для защиты осветительных
шинопроводов от к. з. используем автоматические выключатели АЕ2000-25-12.5

1.3 Система автоматического включения резерва

Системы автоматического резерва бывают: линий,
трансформаторов, электродвигателей, секционных выключателей. В основном
применяются на ЛЭП и двухтрансформаторных подстанциях, где необходимо
постоянное электроснабжение. Оперативный ток управления АВР может быть как
постоянным, так и переменным.

Основные требования, предъявляемые к АВР:

минимальное время включения;

однократность действия, чтобы исключить включение на не устраненное
короткое замыкание;

срабатывание обязательно, при исчезновении напряжения по
любой причине;

контроль неисправности цепи включения.

Принцип действия АВР.

В нормальном режиме работы выключатели Q1
и Q3 включены, а Q2
отключен. При аварии на первой секции исчезает напряжение, срабатывает
реле напряжения

1 Краткая характеристика электроприемников цеха

       Большинство
электроприёмников цеха относится 
к приёмникам трёхфазного тока напряжением
до 1000 В, частотой 50 Гц (станки, печи, вентиляторы,
кран). Сварочный трансформатор переменного
тока представляет собой однофазную нагрузку
и работает на промышленной частоте 50
Гц.

       По 
режиму работы различают характерные 
группы приёмников:

       1)
приёмники, работающие в режиме с продолжительно
неизменной или мало меняющейся нагрузкой.
В этом режиме электрическая машина или
аппарат может работать продолжительное
время без превышения температуры отдельных
частей машины или аппарата выше допустимой.
Примерами данной группы приёмников являются
электродвигатели вентиляторов, нагревательные
печи, сушильные шкафы. Станки работают
длительно, но с переменной нагрузкой
и кратковременными отклонениями, за время
которых электродвигатель не успевает
охладиться до температуры окружающей
среды.

       2)
приёмники, работающие в режиме 
повторно-кратковременной нагрузки.
В этом режиме кратковременные 
рабочие периоды машины или 
аппарата чередуются с кратковременными 
периодами отключения. Повторно-кратковременный 
режим работы характеризуется относительной
продолжительностью включения и длительностью
цикла. В повторно-кратковременном 
режиме электрическая машина или аппарат
может работать с допустимой для них относительной
продолжительностью включения неограниченное
время, причём превышение температур отдельных
частей машины или аппарата не выйдет
за пределы допустимых значений. Примером
этой группы приёмников являются электродвигатель
крана, сварочные аппараты.

       По 
требуемой степени бесперебойности 
питания электроприёмники относятся 
ко 2 и 3 категориям.

       Наибольшее 
число приёмников составляют электродвигатели
станков, мощность которых достаточно
разнообразна. Напряжение сети 380 В 
с частотой

50 Гц. Коэффициент
мощности высокий.

       Электрические
печи  — электротермические установки,
преобразующие электрическую энергию
в тепловую. Питание печей осуществляется
током промышленной частоты напряжением
380 В. Нагрузка постоянная или мало меняющаяся.
Печи и сушильные шкафы мощностью 7,5 –
70 кВт относятся к потребителям малой
и средней мощности.

       Двигатели
вентиляторов работают в продолжительном
режиме работы. Нагрузка равномерная и
симметричная по трём фазам. Толчки нагрузки
имеют место только при пуске. Питание
производится током промышленной частоты.
Перерыв в электроснабжении чаще всего
недопустим и может повлечь за собой опасность
для жизни людей, серьёзное нарушение
технологического процесса или повреждение
оборудования.

       Мостовой 
кран – подъёмно транспортное устройство,
работающее в повторно-кратковременном 
режиме. Для этого устройства характерны
частые толчки нагрузки.

        
Для преобразования трёхфазного переменного
тока в однофазный служит преобразовательный
агрегат. Перерыв в его питании не приводит
к тяжёлым авариям с повреждением основного
оборудования и может быть допущен на
несколько минут.

       Электросварочные
установки переменного тока работают
на промышленной частоте 50 Гц и представляют
собой однофазную нагрузку в виде сварочных
трансформаторов для дуговой сварки. Сварочные
трансформаторы характеризуются низким
коэффициентом мощности и частыми перемещениями
в питающей сети.

       Окружающая 
среда в цехе нормальная, расположение
приёмников в цехе стационарное, нагрузка
неравномерная.

2.6.1 Общие сведения о КЗ

При проектировании СЭС учитываются не только нормальные,
продолжительные режимы работы ЭУ, но и их аварийные режимы. Одним из аварийных
режимов является короткое замыкание.

Коротким замыканием (КЗ) называют всякое случайное или
преднамеренное, не предусмотренное нормальным режимом работы, электрическое
соединение различных точек ЭУ между собой или землей, при котором токи в ветвях
ЭУ резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

В системе трехфазного переменного тока могут возникать
замыкания между тремя фазами — трехфазные КЗ, между двумя фазами — двухфазное
КЗ. Чаще всего возникают однофазные КЗ (60 — 92% от общего числа КЗ).

Как правило, трехфазные КЗ вызывают в поврежденной цепи
наибольшие токи, поэтому при выборе аппаратуры обычно за расчетный ток КЗ
принимают ток трехфазного КЗ.

Причинами коротких замыканий могут быть механические
повреждения изоляции, падение опор воздушных линий, старение изоляции,
увлажнение изоляции и др.

Короткие замыкания могут быть устойчивыми и неустойчивыми,
если причина КЗ самоликвидируется в течении безтоковой паузы коммутационного
аппарата.

Последствием КЗ являются резкое увеличение тока в
короткозамкнутой цепи и снижение напряжения в отдельных точках системы. Дуга,
возникшая в месте КЗ, приводит к частичному или полному разрушению аппаратов,
машин и других устройств. Увеличение тока в ветвях электроустановки,
примыкающих к месту КЗ, приводит к значительным механическим воздействиям на
токоведущие части и изоляторы, на обмотки электрических машин. Прохождение
больших токов вызывает повышенный нагрев токоведущих частей и изоляции, что
может привести к пожару.

Снижение напряжения приводит к нарушению нормальной работы
механизмов, при напряжении ниже 70% номинального напряжения двигателя
затормаживаются, работа механизмов прекращается.

Для уменьшения последствий КЗ необходимо как можно быстрее
отключить поврежденный участок, что достигается применением быстродействующих
выключателей и релейной защиты с минимальной выдержкой времени.

Что такое однолинейная схема электроснабжения?

К сведению! Фото — однолинейная схема Существует два типа таких схем : Расчетная; Исполнительная.

Цифра в такой схеме отвечает за определение количества фаз, а перечеркнутая косыми отрезками линия — это определение фазы. Поскольку в документе есть главное — информация. Длина кабелей и проводов должна отображаться в масштабе с особой точностью, также отображается их точная схема их раскладки. На электрической схеме должен указываться тип, а также расположение приборов учета, плюс указываются потери электрической энергии, которые происходят во время передачи по линиям электропередач.

Иногда её проектируют после того, как будет рассчитана потребность проводов и питающих кабелей. А не искать ее на файлопомойках и мусоросборках. В большинстве случаев, это необходимо для внесения серьезных изменений в уже устанавливающийся проект. Для отличия на схеме обозначений выводов контактов от других обозначений обозначений цепей и т. При обращении в нашу компанию, мы, при необходимости, предоставляем заказчикам для ознакомления пример однолинейной схемы, разработанной нашими специалистами.

Работа в программе Rapsodie существенно ускоряет процесс компоновки шкафа и минимизирует возможность возникновения ошибки. Назначение однолинейной схемы.. Приборы, обеспечивающие учёт электроэнергии, согласно техническим условиям наносятся на схему.
Как читать электрические схемы. Урок №6

2.2 Компенсация реактивной мощности.

Основными потребителями реактивной мощности являются
асинхронные двигатели и индукционные печи. Прохождение в электрических сетях
реактивных токов обуславливает добавочные потери активной мощности в линиях,
трансформаторах, генераторах электростанций, дополнительные потери напряжения,
требует увеличение номинальной мощности или числа трансформаторов, снижает
пропускную способность всей системы электроснабжения.

Меры по снижению реактивной мощности: естественная
компенсация без применения специальных компенсирующих устройств; искусственные
меры с применением компенсирующих устройств.

К естественной компенсации относятся: упорядочение и
автоматизация технологического процесса, ведущие к выравниванию графика
нагрузки; создание рациональной схемы электроснабжения за счет уменьшения
количества ступеней трансформации; замена мало загруженных трансформаторов и
двигателей трансформаторами и двигателями меньшей мощности и их полная загрузка;
применение синхронных двигателей вместо асинхронных; ограничение
продолжительности холостого ход двигателей и сварочных аппаратов.

К техническим средствам компенсации реактивной мощности
относятся: конденсаторные батареи, синхронные двигатели, вентильные статические
источники реактивной мощности.

Создание системы электроснабжения промышленных предприятий

Для начала необходимо провести анализ и планирование будущих нагрузок, которые будут воздействовать на систему. От качественно проведенной системы нагрузок зависит эффективность выбранной системы и правильная работа элементов системы электроснабжения предприятий.

При оценке нагрузки следует учитывать такие показатели, как надежность электроприемников, тип используемого тока, режимы работы, а также мощность и напряжение.

На данный момент все промышленные предприятия работают на трехфазном переменном токе. Чтобы запитать приемники, работающие на постоянном токе, используются специальные преобразователи. На больших объектах применяются преобразовательные подстанции, которые оборудованы ртутными и полупроводниковыми выпрямителями.

При том что большая часть предприятий требует переменного тока, электроприемники зачастую работают на постоянном токе, поэтому преобразовательная подстанция необходима практически везде.

Существует несколько видов приемников электроэнергии:

  1. Приемники с высокой частотой тока – более 10000 Гц.
  2. Приемники с частотой до 10 000 Гц.
  3. Самая распространенная категория – приемники нормальной частоты, которая составляет 50 Гц.
  4. И приборы пониженной частоты, менее 50 Гц.

Основным током в системе промышленного электроснабжения является переменный трехфазный ток с частотой 50 Гц. Другие установки приема, с повышенной или высокой частотой, используются в промышленности с целью индуктивного и диэлектрического нагрева.

Ток пониженной частоты, в свою очередь, предназначен для питания многих плавильных установок, таких как установки электрошлакового переплава и другие.

При создании системы электроснабжения следует учитывать также то, что в разных фазах обычно разная нагрузка, в сети она часто бывает несимметрична. Среди несимметричных приемников, которые установлены на промышленных объектах, выделяют осветительные приборы, однофазные  трансформаторы и различные виды электропечей.

Все эти электрические аппараты нового поколения представлены на российской выставке «Электро».

К симметричным приемникам относятся все электрические машины, которые характеризуются симметричной работой всех трех фаз, в частности, трехфазные печи и электродвигатели.

Самостоятельная разработка

Хотя все отображаемые элементы выглядят аналогично, но само предназначение такой схемы имеет кардинально иную функцию.

Расчетная однолинейная схема помещения в основном используется после готового просчета нагрузок, необходимых для питания отдельного здания. Такое подключение отлично демонстрирует однолинейная схема трансформатора КТП : Фото — однолинейная схема трансформатора КТП Примеры того, что должна включать однолинейная типовая схема электроснабжения поликлиники, квартиры, загородного или дачного дома , завода или прочих помещений: Точку, где объект подключается к электрической сети; Все ВРУ вводно-распределительные устройства ; Точку и марку прибора, который используется для подключения помещения в большинстве случаев, нужны также параметры щита ; Нужно не только начертить кабель питания, но и отметить на схеме его сечение и марку, иногда мастера помечают номинал; Проект должен содержать данные про номинальные и максимальные токи оборудования, которое используется на объекте.

Такое подключение отлично демонстрирует однолинейная схема трансформатора КТП: Фото — однолинейная схема трансформатора ктп Примеры того, что должна включать однолинейная типовая схема электроснабжения поликлиники, квартиры, загородного или дачного дома, завода или прочих помещений: Точку, где объект подключается к электрической сети; Все ВРУ вводно-распределительные устройства ; Точку и марку прибора, который используется для подключения помещения в большинстве случаев, нужны также параметры щита ; Нужно не только начертить кабель питания, но и отметить на схеме его сечение и марку, иногда мастера помечают номинал; Проект должен содержать данные про номинальные и максимальные токи оборудования, которое используется на объекте. Граница балансовой принадлежности..

Что такое принципиальная электрическая схема Принципиальная электрическая схема — это чертежи, показывающие полные электрические и магнитные и электромагнитные связи элементов объекта, а также параметры компонентов, составляющих объект, изображённый на чертеже. Назначение однолинейной схемы Однолинейная схема электроснабжения служит одним из основных документов при заключении договоров на поставку электроэнергии и выдаче технических условий ТУ на присоединение к электрическим сетям. Однолинейная схема жилого дома 15 кВт с двумя автоматами Ограничением потребляемой мощности выполнено автоматическим выключателем. Ведь они, помимо основной функциональности, отображают различное разделение плановых или существующих систем.

В данном случае специалистами выполняется расчётная однолинейная схема, являющаяся основным документом, согласно которого проводятся все необходимые электромонтажные работы. Поскольку в документе есть главное — информация.

При наличии в системе электроснабжения автономного источника питания он должен быть отражён на однолинейной схеме в обязательном порядке. Правила выполнения однолинейной схемы.. Все нормативные документы должны быть учтены при разработке документации обязательно.

При обращении в нашу компанию, мы, при необходимости, предоставляем заказчикам для ознакомления пример однолинейной схемы, разработанной нашими специалистами. Напомним, что по требованиям ПУЭ, после любого изменения в сети электропитания или конструкции электроустановки должно быть проведено повторное согласование электропроекта.

Иногда её проектируют после того, как будет рассчитана потребность проводов и питающих кабелей. Фото — однолинейная схема подстанции Как выполнить однолинейную схему Электрическая однолинейная схема электроснабжения квартиры, дома, частного предприятия выполняется по требованиям ГОСТ 2. Пример оформления однолинейной схемы жилого дома представлен на рис.
Схема питающей сети в Visio

2.3 Выбор трансформаторов

Правильный выбор числа и мощности трансформаторов на цеховых
трансформаторных подстанциях является одним из основных вопросов рационального
построения СЭС.

Двухтрансформаторные подстанции применяют при значительном
числе потребителей 1 и 2-й категории. Целесообразно применение двухтрансформаторной
подстанции при неравномерном суточном и годовом графиках нагрузки предприятия,
при сезонном режиме работы. Как правило, предусматривается раздельная работа
трансформаторов для уменьшения токов КЗ.

Выбор мощности трансформаторов производится исходя из
расчетной нагрузки объекта электроснабжения, числа часов использования
максимума нагрузки, темпов роста нагрузок, стоимости электроэнергии, допустимой
перегрузки трансформаторов и их экономической загрузки.

Наивыгоднейшая (экономическая) загрузка цеховых
трансформаторов зависит от категории ЭП, от числа трансформаторов и способов
резервирования.

Совокупность допустимых нагрузок, систематических и
аварийных перегрузок определяет нагрузочную способность трансформаторов, в
основу расчета которой положен тепловой износ изоляции трансформатора. Допустимые
систематические нагрузки и аварийные перегрузки не приводят к заметному
старению изоляции и существенному сокращению нормальных сроков службы.

Допустимые аварийные перегрузки трансформаторов при выборе
их номинальной мощности зависят от продолжительности перегрузки в течении
суток, от температуры окружающей среды и системы охлаждения трансформатора.

Расчет номинальной мощности трансформаторов после
компенсации.

1) Так как в цехе преобладают приемники 2-й категории, то
целесообразно выбрать 2 трансформатора для установки на цеховую
трансформаторную подстанцию.

2) Номинальную мощность трансформаторов определяем по
условию

где βт — коэффициент загрузки
трансформатора, для приемников второй категории принимается 0,7-0,8; Sр — расчетная максимальная мощность.

Sр=Sм+S, где S=кВА

Sр=128,6+13,1=141,7 кВА

,

Принимаем к установке трансформатор с номинальной мощностью 100
кВА.

3) По условию коэффициент загрузки трансформатора β
питающего приемники 2 и 3-й категории надежности электроснабжения должен
составлять 0,5 — 0,8

Условие по загрузке трансформатора выполняется.

Таким образом, принимаем к установке на цеховую
трансформаторную подстанцию 2 трансформатора мощностью 100 кВА марки ТСЗ×100/10

Классификация приемников электроэнергии на промышленном предприятии

Основная классификация электроприемников осуществляется по надежности питания:

  1. К первой категории относятся самые важные объекты и машины, перерыв в работе которых может привести к полной остановке технологического процесса и несет опасность для здоровья людей. При прекращении подачи электричества на промышленном объекте основной ущерб заключается в порче оборудования. Для этой категории необходимо использовать 2 независимых источника питания и перерыв допустим только на время включения резервной защиты.
  2. Вторая категория включает в себя оборудование, перерыв в работе которого влечет за собой снижение производительности и простой машин. Для таких приемников допустим перерыв в работе на время ручного включения резервного генератора, но здесь также необходима установка двух источников питания.
  3. Третья категория включает в себя оборудование, используемое на неответственных складах и в дополнительных цехах. В данном случае разрешен перерыв в питании до суток, на время ремонта или замены оборудования.

На крупных предприятиях есть приемники 1-ой категории, остановка которых может повлечь за собой пожары или взрывы. В таком случае, для отдельной категории приемников предусмотрен третий источник электроэнергии.

Больше о современных системах электроснабжения промышленных предприятий можно узнать на ежегодной выставке «Электро».

Системы электроснабженияТурбогенераторыЭлектрические машины в промышленности

Проектирование схем электроснабжения

При необходимости допускается изменять последовательность присвоения порядковых номеров в зависимости от размещения элементов в изделии, направления прохождения сигналов или функциональной последовательности процесса. Однако я нашел несколько легких для использования обыкновенным человеком. Функциональные узлы или устройства в том числе выполненные на отдельной плате выделяют штриховыми линиями. Чтобы лучше использовать возможности программы и рационально использовать время hager разработал интерфейс между этой новой программой и программой для этикеток semiolog.

Монтаж систем электроснабжения

Монтаж систем электроснабжения относится к сопутствующим, но важным этапам возведения и капитального ремонта индустриальных объектов, офисов, жилищных зданий, торгово-развлекательных центров.

Построение сетей электрического снабжения состоит из таких стадий:

  • получение технических условий;
  • составление проекта работ;
  • согласование планировочной документации и чертежей;
  • возведение подстанций и распределяющих установок;
  • прокладывание электропроводки;
  • настраивание опор линий передач электроэнергии;
  • монтаж освещения внутри и снаружи объекта.

Так же, как и разработка технической проектной документации, реализация на практике электромонтажной работы нуждается в повышенной концентрации внимания руководящих и исполнительных специалистов.

Любая ошибка в построении сети электрического обеспечения может иметь роковые последствия. Замыкание проводки согласно данным экспертных подсчетов является одним из самых частых предшествий пожаров.

Особенности выполнения операций по монтажу систем электроснабжения

В ходе проектирования ведется подбор технических аксессуаров и средств, высокое качество которых обуславливает профессиональный и безопасный монтаж систем электроснабжения:

  • изоляционные ленты и коробки;
  • гофрированные и термоусадочные трубки;
  • распределительные щиты;
  • подрозетники;
  • металлические рейки;
  • скобы;
  • нулевые шины с изоляторами;
  • клеммные колодки.

Благодаря широкому ассортименту вспомогательных средств перечисленного образца линии электропередач можно прокладывать с экономией времени и финансов снаружи на стенах, потолках в гофрированных коробках, изоляционных трубках, не пробивая целостные архитектурные конструкции во время монтажа и устранения неисправностей.

Монтаж систем электроснабжения кабельных и воздушных линий

Монтаж систем электроснабжения относительно кабельных и воздушных линий заключается в спайках, гарантирующих длительную безаварийную промышленную и бытовую эксплуатацию.

Для надежных электромонтажных спаек требуются:

  • реле автоматические;
  • устройства защитного выключения;
  • ограничители импульсных перегрузок.

С целью защиты компонентов системы электрического обеспечения от молний в летне-весеннее время осуществляется заземление.

Площадь защитного покрытия электромонтажники вычисляют исходя из размеров окружности вокруг объекта, высоты и архитектурной сложности здания.

Команды специалистов электротехнического предприятия осуществляют монтаж относительно установок, оборудования, кабельных и воздушных линий, бесперебойников, подстанций трансформации, генераторов, отопления на базе электричества.

Все эти процессы являются компонентами единой системы электрического обеспечения и освещения.

С целью тестирования качества и пригодности инженерных операций электриков 3-5 групп допуска специалисты высшего ранга осуществляют комплекс обязательных пусконаладочных мер по отношению к трансформаторам, аккумуляторам, генераторам, инверторам, центрам бесперебойного питания.

Итоги пусконаладочных испытаний заносят в рабочие протоколы, что передаются заказчикам вместе с отчетами об электромонтажных операциях.

Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Максим Иванов
Наш эксперт
Написано статей
129
Ссылка на основную публикацию
Похожие публикации