Федеральноеагентство по образованию
Государственногообразовательного учреждения
Среднегопрофессионального образования
Воткинскиймашиностроительный техникум им. В.Г. Садовникова
Специальность140613
КУРСОВОЙПРОЕКТ
КП140613.09.01.00.000.
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯЗАПИСКА
Подисциплине: «Электроснабжение отрасли»
Тема: «Проектированиеэлектроснабжения метизного цеха»
Руководитель курсового проекта
Иванова Е.Е.
“_____”__________200__г
Разработал: студент группы Эл-31
Акинтьев А.В.
“_____”__________200__г
2009
Содержание
Введение
1. Общая часть проекта
1.1 Характеристика потребителейэлектроэнергии
1.2 Определение величины питающегонапряжения
2. Расчетная часть проекта
2.1 Выбор электродвигателей, пусковой изащитной аппаратуры
2.2 Расчет электрических нагрузок
2.3 Компенсация реактивной мощности
2.4 Выбор варианта электроснабжения, числаи мощности трансформаторов на подстанции
2.5 Расчет и выбор магистральных ираспределительных сетей напряжением до 1000 В
2.6 Расчет токов короткого замыкания
2.7 Выбор схемы электроснабжения
2.8 Выбор электрооборудования для схемыэлектроснабжения
2.9 Расчет заземляющих устройств
Заключение
Список литературы
Введение
Современная энергетика характеризуетсянарастающей централизацией производства и распределения электроэнергии. Энергетическойпрограммой предусмотрено дальнейшее развитие энергосберегающей политики. Экономияэнергетических ресурсов должна осуществляться путём перехода наэнергосберегающие технологии производства; совершенствования энергетического оборудования;реконструкции устаревшего оборудования; сокращения всех видов энергетическихпотерь и повышения уровня использования вторичных ресурсов; улучшения структурыпроизводства, преобразования и использования энергетических ресурсов.Энергетические системы образуют шесть крупных энергообъединений: Северо-Запада,Центра, Средней Волги, Востока, Урала и Северного Кавказа.
Основой развитияроссийской энергетики является сооружение электростанций большой мощности. В Россиикак и в других странах, для производства и распределения электроэнергииприменяется трёхфазный переменный ток частотой 50 Гц. Сети и установки трёхфазноготока более экономичны чем по сравнению с установками однофазного переменноготока, а также дают возможность широко использовать в качестве электроприводанаиболее надёжные, простые и дешёвые асинхронные электродвигатели. В некоторых отрасляхпромышленности применяют постоянный ток, который получают путём выпрямления переменноготока (электролиз в химической промышленности и цветной металлургии,электрифицированный транспорт и др.) Постоянный ток применяется также для передачиэлектроэнергии на большие расстояния при напряжении до 800 и 1500 кВ.
Перед энергетикой вближайшем будущем стоит задача всемирного развития и использованиявозобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, приливнойи др. Российская энергетика развивается на базе новых технических достижений в областипроектирования и строительства электростанций и линий электропередачи, а также прогрессасовременного машиностроения, ставшего надёжной основой развитияэлектроэнергетического хозяйства страны.
1. Общая часть проекта
1.1 Характеристикапотребителей электроэнергии
Потребителиэлектроэнергии есть сама электроустановка, в свою очередь это совокупностьмашин, аппаратов, линий электропередачи и вспомогательных устройств, предназначенадля производства, преобразования, передачи и распределение электрическойэнергии.
Потребителями считаетсявсё, что питается электроэнергией, то есть это предприятия, бытовыепотребители, электрифицированный транспорт, освещение городов и посёлков. Такжек ним относятся станки, подъёмно-транспортные устройства, компрессоры,вентиляторы, насосы, сварочные установки, трансформаторы и различны печи.
Классифицируютэлектроприёмники по: напряжению, роду тока, мощности, режиму работы.
По напряжению электроприёмникиразличают на низковольтные и высоковольтные. Низковольтные – напряжение ихсоставляет до 1000 В, и высоковольтные – напряжением более 1000 В. Всёэлектрооборудование относится к потребителям низкого напряжения, так как всеустановки работают от сети 220/380 Вольт.
По роду тока различаютэлектроприёмники работающие от:
-сети переменного токанормальной частоты 50 Гц;
-сети переменного токаповышенной или пониженной частоты;
-сети постоянного тока.
Все электроприёмники вданном цехе работают на переменном токе промышленной частоты 50 Гц.
По мощностиэлектроприёмники различают: малой мощности – до 10 кВт; средней мощности – до100 кВт; большой мощности – более 100 кВт. В данном цехе в основном всеоборудование работает на малую мощность.
По режиму работыэлектроприемники делят на три группы:
Продолжительный режим — это, в котором электрические машины работают длительное время при этом неперегреваясь. В данном цехе в продолжительном режиме работают такие установкикак токарные, профиленакатные, фрезерные, токарно-револьверные, долбёжные,токарно-винторезные, настольно-сверлильные, шлифовальные, электроэрозионныестанки а также автоматы, генераторы, пресс и освещение.
Повторно-кратковременныйрежим – это режим, в котором рабочие периоды работы чередуются с периодамипауз, а длительность всего цикла не превышает десяти минут.В данном цехеоборудования работающего в этом режиме не предусмотрено.
Кратковременный режим-это режим, в котором рабочий период не столько длителен, чтобы температурыотдельных частей машины могли достигнуть установившегося значения, период жеостановки машины настолько длителен, что машина успевает охладиться дотемпературы окружающей среды. К такому режиму относятся заточные станки.
Все электроприёмники, тоесть потребители должны обеспечивать надежность в электроснабжении. Надёжностьэлектроснабжения заключается в обеспечении предприятия электроэнергией хорошегокачества, то есть работать без срыва плана производства и не допускатьаварийных перерывов в электроснабжении.
В обеспечении надежностиданный цех относится ко второй категории, – при которой перерыв вэлектроснабжении приводит к массовому недоотпуску продукции, простоям рабочихмест, механизмов, и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельностизначительного количества городских и сельских жителей. Рекомендуетсяобеспечивать электропитанием от двух независимых источников, для них допустимыперерывы на время, необходимое для включения резервного питания действиямидежурного персонала или выездной оперативной бригады.
1.2 Определениевеличины питающих напряжений
Припроектировании системы электроснабжения метизного цеха, главной задачейявляется определение величины питающих напряжений.
Для питаниякрупных и особо крупных предприятий следует применять напряжения 110, 150, 220,330 и 500 кВ
Напряжение 35кВ применяется для питания предприятий средней мощности и для распределенияэлектрической энергии на первой ступени электроснабжения, на таких предприятияхпри помощи глубоких вводов в виде магистралей, к которым присоединяются цеховыеподстанции 35/10 кВ.
Глубокий ввод- система электроснабжения с приближением высокого напряжения к электрическимустановкам с минимальным количеством ступеней промежуточной трансформации.
На второйступени напряжение равное 10 кВ, питает цеховые трансформаторные подстанции.Такое напряжение в 10 кВ применяется во внутризаводском распределении энергии.А также на предприятии с мощными двигателями, допускающими непосредственноеприсоединение к сети 10 кВ, на предприятиях небольшой и средней мощности.Напряжение 10 кВ следует применять в качестве основного как наиболееэкономичного в отличии от напряжения в 6 кВ. Напряжение 6 кВ обычно применяетсяпри наличии на предприятии значительного количества электроприемников на 6кВ.
На третьейступени напряжение равное 380/220 В применяется в основном на электрическихустановках до 1000 В, для питания электроприемников от общих трансформаторов,но, как правило, от отдельных сетей.
Напряжение220В предназначено для питания однофазных электроприемников — это такиеэлектроприемники как осветительные лампы, и ещё на питание бытовых приборов.
На данном предприятииосновное электроснабжение выполнено напряжением 6кВ. В основном в метизном цехевсе потребители питаются от переменного тока промышленной частоты 50 Гц снапряжением 380В.
2. Расчетная частьпроекта
2.1 Выборэлектродвигателей, пусковой и защитной аппаратуры
2.1.1 Выборэлектродвигателей
Асинхронные двигателишироко применяются в промышленности и сельском хозяйстве, так как они просты поконструкции, надёжны в эксплуатации. В большинстве случаев асинхронныедвигатели питаются непосредственно от сети переменного тока промышленной (50Гц) частоты.
В зависимости отноминального напряжения и напряжения сети, на которое выполнен асинхронныйдвигатель, обмотка статора может быть соединена в звезду или треугольник.
В зависимости отисполнения ротора различают асинхронные двигатели с фазным ротором и скороткозамкнутым ротором. Двигатели с фазным ротором менее применимы, чемдвигатели с короткозамкнутым ротором, но они обладают плавностью пускадвигателя, имеют расширенное регулирование частоты вращения. Двигатели с фазнымротором применяются для крановых приводов и других механизмов. А у двигателей скороткозамкнутым ротором преимущество состоит в их простоте конструкции,высокой надёжности и невысокой стоимости.
Данные двигателей скороткозамкнутым ротором приводятся в таблице 2.1.1.1.
Таблица 2.1.1.1Технические данные двигателей с короткозамкнутым роторомТип электроприёмника
/> Типоразмер
/>
/>
/>
/>
/>
/> 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Токарные станки/> 1,6 4A80В2У3 2,20 2850 83,0 380 0,87 20 2,2 4А80В2У3 2,20 2850 83,0 380 0,87 2 2,6 4А90L2У3 3,0 2840 84,5 380 0,88 4 3,0 4А90L2У3 3,0 2840 84,5 380 0,88 7 3,6 4А100S2У3 4,00 2880 86,5 380 0,89 20 4,0 4А100S2У3 4,00 2880 86,5 380 0,89 3 8,0 4А132М2У3 11 2990 88,0 380 0,90 5 10 4А132М2У3 11 2990 88,0 380 0,90 2 Профиленакат-ные станки 4,5 4А100L2У3 5,50 2880 87,5 380 0,91 1 9,7 4А132М2У3 11 2990 88,0 380 0,90 3 Сверлильные станки 0,5 4A200M4У3 0,55 2740 73,0 380 0,86 13 Автоматы 1,7 4А80В2У3 2,20 2850 83,0 380 0,87 1 2,05 4А80В2У3 2,20 2850 83,0 380 0,87 5 2,0 4А80В2У3 2,20 2850 83,0 380 0,87 1 2,8 4А90L2У3 3,0 2840 84,5 380 0,88 2 3,0 4А90L2У3 3,0 2840 84,5 380 0,88 6 4,7 4А100L2У3 5,50 2880 87,5 380 0,91 1 5,5 4А100L2У3 5,50 2880 87,5 380 0,91 7 3,4 4А100S2У3 4,00 2880 86,5 380 0,89 1 3,6 4А100S2У3 4,00 2880 86,5 380 0,89 1 19,0 4А180SУ3 22,0 2940 88,5 380 0,91 20 Фрезерные станки 2,2 4А80В2У3 2,20 2850 83,0 380 0,87 2 3,4 4А100S2У3 4,00 2880 86,5 380 0,89 4 Шлифовальные станки 3,7 4А100S2У3 4,00 2880 86,5 380 0,89 3 11,4 4А160S2У3 15,0 2940 88,0 380 0,91 1 Электро-эррозионные станки 4,5 4А100L2У3 5,50 2880 87,5 380 0,91 2 Резьбо-накатные станки 5,0 4А100L2У3 5,50 2880 87,5 380 0,91 4 Пресс 5 4А100L2У3 5,50 2880 87,5 380 0,91 1 Полировальные станки 0,5 4A200M4У3 0,55 2740 73,0 380 0,86 2 Заточные станки 1,4 4А80А2У3 1,50 2850 81,0 380 0,85 1 2,0 4А80В2У3 2,20 2850 83,0 380 0,87 2 0,75 4А71А2У3 0,75 2840 77,0 380 0,87 1
2.1.2 Выбор пусковой изащитной аппаратуры
Все электрическиеаппараты предназначены для защиты электрических цепей от токов короткогозамыкания и от токов перегруза.
Магнитные пускатели – этоаппараты, предназначенные для дистанционного оперативного управления и защитыот перегрузок асинхронных двигателей и других силовых приёмниках. Магнитныйпускатель состоит из контактов, теплового реле и кнопочного поста, размещённогона металлическом корпусе.
Для выбора пусковойаппаратуры нужно, по техническим данным электроприводов рассчитать номинальныйток.
Ток двигателяопределяется по формуле:
/>, [ 3 ]
где /> – номинальная мощность,кВт;
/> – номинальное напряжение, В;
/> – коэффициент полезного действия(КПД), %;
/> – коэффициент мощности.
/>А
Для остальныхэлектроприемников, магнитные пускатели выбираются аналогично и их значениясводятся в таблицу 2.1.2.1
Таблица 2.1.2.1Технические данные магнитных пускателейТип двигателя
/>
/> Тип пускателя
/> Наличие теплового реле
/> 4A80В2У3 1,6 4,6 ПМЕ-112 10 Есть 31 4А132М2У3 10 21 ПМЕ-212 25 Есть 10 4А90L2У3 2,6 6,2 ПМЕ-112 10 Есть 19 4А132М2У3 8,0 21 ПМЕ-212 25 Есть 10 4А100S2У3 3,6 8 ПМЕ-112 10 Есть 32 4А100L2У3 4,5 10 ПМЕ-112 10 Есть 16 4A200M4У3 0,5 1,3 ПМЕ-002 3 Есть 15 4А180SУ3 19 37 ПАЕ-312 40 Есть 20 4А160S2У3 11,4 29 ПАЕ-312 40 Есть 1 4А80А2У3 1,4 3 ПМЕ-002 3 Есть 1 4А71А2У3 0,75 1,7 ПМЕ-002 3 Есть 1
Примечание: номинальныйток магнитного пускателя выбирается при напряжении 380В.
Автоматическиевыключатели – это аппараты, предназначенные для защиты электрических установокот перегрузок, токов коротких замыканий, повышенного и пониженного напряжения,от токов утечки и других аварийных режимов. Они предназначены для заменырубильников и предохранителей. Для выбора автоматического выключателя нужнорассчитать номинальный ток расцепителя.
Ток расцепителяопределяется по формуле:
/>, [ 3 ]
где /> — номинальный токэлектроприемника, А;
/> – коэффициент для линии с однимэлектродвигателем.
/>А
Для остальных,автоматические выключатели определяются аналогично и сводят в таблицу 2.1.2.2
Таблица 2.1.2.2 Техническиеданные автоматических выключателей Тип двигателя
/>
/> Тип автомата
/>
/>
/> 4A80В2У3 4,6 5,7 АЕ-2443 16 5,7 31 4А132М2У3 21 26,2 А3160 50 26,2 10 4А90L2У3 6,2 7,7 АЕ-2443 16 7,7 19 4А132М2У3 21 26,2 А3160 50 26,2 10 4А100S2У3 8 10 АС-25 25 10 32 4А100L2У3 10 12,5 АС-25 25 12,5 16 4A200M4У3 1,3 1,6 АЕ-2443 5 1,6 15 4А180SУ3 37 46 АЕ-2443 50 46 20 1 2 3 4 5 6 7 4А160S2У3 29 36 АЕ-2443 50 36 1 4А80А2У3 3 3,75 АЕ-2443 5 3,75 1 4А71А2У3 1,7 2 АЕ-2443 5 2 1
Примечания: все выбранныеавтоматические выключатели имеют электромагнитный расцепитель.