Расчёт силовых электрических нагрузок

Введение

Целью проектирования внутрицехового электроснабжения является закрепление теоретического курса, развитие навыков самостоятельного решения комплекса инженерных задач в области электроснабжения промпредприятий.

При проведении расчётов должны быть выбраны: сечения кабелей, проводов; коммутационная аппаратура. Выбор цехового электрооборудования производится в зависимости от условий прокладки кабелей (проводов), различных токовых нагрузок потребителей и условий их работы, категории электроприёмников по надёжности электроснабжения.

Также производится расчёт потерь напряжения для сведения их к минимуму в элементах сети. Выполняется проверка коммутационной и защитной аппаратуры на отключающую способность и динамическую устойчивость к токам короткого замыкания, делается вывод о правильности её выбора.

1 Характеристика цеха

Ремонтно-механический цех входит в состав промышленного предприятия. Породу производимых работ цех делится на отделения. В цехе имеется семь отделений, в которых осуществляется ремонт и обслуживание основного оборудования и инвентаря.

В цехе имеются нагрузки 2 и 3 категории по бесперебойности питания электроприемников.

Ремонтно-механический цех относится к помещениям с повышенной опасностью. Характеристики условий производственной среды и категории надёжности питания по отделениям приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Характеристика условий среды и надёжности питания

Номер отделения	Наименование отделения	Условия производственной среды	Категория надёжности питания
	Заготовительное отделение	Нормальная	II
	Сварочное отделение	Жаркая	II
	Механическое отделение	Нормальная	II
	Отделение нестандартного оборудования	Нормальная	II
	Гальванический участок	Жаркая	II
	Термическое отделение	Жаркая	II
	Кузнечно-прессовое отделение	Жаркая	II
	Бытовые помещения, склады, кладовые	Нормальная	III

Электрические нагрузки цеха сведены в таблицу 2.

Таблица 2 – Электрические нагрузки цеха

Исходные данные на проектирование
№ по плану цеха	Наименование отделения (участка) цеха и производственного оборудования	Модель или тип	Установленная мощность, квт	Количество	Ки	cosφ

1 Заготовительное отделение
	Вальцы чистоправильные	-	9,0		0,4	0,75
	Пресс листогибочный		15,7		0,17	0,65
	Пресс двухкривошипный	К372Г	20,0		0,17	0,65
	Вертикально-сверлильный станок	2А125	2,8		0,12	0,5
	Обдирочно-шлифовальный станок	3М634	2,8		0,12	0,5
	Радиально-сверлильный станок	2А55	6,925		0,12	0,5
	Отрезной станок	8А67	12,97		0,12	0,5
	Отрезная пила	8Б66	7,0		0,2	0,6
	Ножницы гильотинные	Н-478	20,0		0,12	0,5
	Вентилятор	-	4,5		0,7	0,8
	Кран-балка	-	5,3		0,05	0,5
	2 Сварочное отделение
	Трансформатор сварочный	ТСД-500	42 ква		0,3	0,5
	Трансформатор сварочный	СТАН-1	21 ква		0,3	0,5
	Преобразователь сварочный	ПСО-500			0,3	0,5
	Машина электросварочная точечная	МТПК-25-1	25 ква		0,25	0,6
	Машина электросварочная шовная	МШП-100	100 ква		0,25	0,6
	Машина электросварочная стыковая	АСП-3	3 ква		0,3	0,5
	Машина электросварочная стыковая	МСТП-25	25 ква		0,3	0,5
	3 Механическое отделение
	Токарно-винторезный станок	1К62	11,125		0,12	0,5
	Токарно-винторезный станок	1Б61М	3,2		0,12	0,5
	Токарно-револьверный станок	1336М	2,8		0,12	0,5
	Презиционный автомат	1А10П	1,7		0,5	0,7
	Вертикально-сверлильный станок	2А125	2,8		0,12	0,5
	Вертикально-фрезерный станок	6М12П	7,0		0,12	0,5
	Горизонтально-фрезерный станок	6П80	2,8		0,12	0,5
	Широкоуниверсальный фрезерный стано	675П	1,7		0,12	0,5
	Горизонтально-протяжной станок	7А520	20,0		0,12	0,5
	Правильно-отрезной станок	С-17	1,7		0,12	0,5
	Долбежный станок		2,8		0,12	0,5
	Тельфер	-	2,8		0,05	0,5
	Обдирочно-шлифовальный станок	3М630	2,8		0,12	0,5
	Зубофрезерный станок	5А26	2,8		0,12	0,5
	Поперечно-строгальный станок	7М36	8,0		0,12	0,5
	Универсальный кругошлифовальный станок	3А12	5,625		0,12	0,5
	Универсально-заточный станок	3А64М	1,4		0,12	0,5
	Координатно-шлифовальный станок	2Б440	0,6		0,12	0,5
	Резьбошлифовальный станок		4,91		0,12	0,5
	Станок для заточки сверл	3Б652	2,3		0,12	0,5
	Вентилятор	-	2,8		0,7	0,8
	4 Отделение нестандартного оборудования
	Станок трубонарезной	914М	7,0		0,12	0,5
	Станок фланцегибочный	С-249	4,5		0,12	0,5
	Зигмашина	С-273А	1,7		0,4	0,75
	Ножницы листовые	Н-475	7,0		0,12	0,5
	Вальцовка трехвалковая	3М3	2,5		0,4	0,75
	Станок трубогибочный	С-288	7,0		0,12	0,5
	Пресс-ножницы комбинированные	НА-633	4,5		0,17	0,65
	Пресс кривошипный одностоечный	К-116Б	4,5		0,17	0,65
	Токарно-винторезный станок	1К62	11,125		0,12	0,5
	Машина закаточная	3М	9,0	-	0,6	0,8
	Резьбонарезной станок	С-225	2,2		0,12	0,5
	Настольно-сверлильный станок	НС-12А	0,6		0,12	0,5
	Точильный станок двухсторонний	332А	0,7		0,12	0,5
	Обдирочно-шлифовальный станок		2,8		0,12	0,5
	Таль электрическая	ТЭ-0,5	0,85		0,4	0,75
	5 Гальванический участок
	Шкаф сушильный электрический	-	10,0		0,8	0,8
	Полировальный станок двухшпиндельный	С-42А	3,2		0,12	0,5
	Преобразовательный агрегат	АНД-1500/750	14,0		0,3	0,5
	Таль электрическая	-	1,7		0,4	0,75
6 Термическое отделение			0,00
	Шкаф сушильный электрический	-	6,0		0,8	0,8
	Высокочастотная установка	-	50 ква	-	-	-
	Электропечь сопротивления шахтная	Ш-35	35,0		0,5	0,8
	Электропечь сопротивления камерная	Н-25*50	12,0		0,5	0,8
	Электропечь-ванна	В-10	10,0	-	0,7	0,75
	Электропечь сопротивления протяжная	ОКБ-602			0,5	0,8
	Электропечь трубчатая	ТВ-1	3,5		0,7	0,75
	Электропечь муфельная	МП-1	1,6		0,7	0,75
	Вентилятор	-	4,5		0,7	0,8
7 Кузнечно-прессовое отделение			0,00
	Молот пневматический ковочный	МБ-412	10,0		0,4	0,5
	Молот пневматический ковочный	-	-	-	-	-
	Электропечь сопротивления камерная	Н-45	45,0		0,5	0,8
	Пресс эксцентриковый	К-116Г	10,0		0,17	0,65
	Пресс кривошипный	КВ-235	4,5		0,17	0,65
	Пресс кривошипный двойного действия	К460Б	10,0		0,17	0,65
	Вентилятор	-	7,0		0,7	0,8
	Таль электрическая	-	2,8		0,4	0,75
8 Бытовые помещения,кладовые,склады

Расчёт силовых электрических нагрузок

Расчёт электрических нагрузок силовых электроприёмников выполняется как по отдельным узлам цеховых сетей (силовым шкафам), так и для всего цеха в целом, включая расчёт осветительных нагрузок.

Расчёт электрических нагрузок по цеху необходим для выбора типа и мощности трансформатора цеховой трансформаторной подстанции.

Расчёт выполняется в табличной форме. Все отделения цеха разбиваются на узлы. Все силовые электроприёмники каждого узла разбиваются на группы в соответствии с их режимом работы и коэффициента использования.

Пример расчёта электрических нагрузок приводится для первого узла заготовительного отделения(СП1).

Суммарная активная мощность станков, кВт,

P_нΣ= ΣP_ном, (1)
P_нΣ=

Находим величину Σ K_и · P_н,, кВт,

Σ K_и · P_н =

Находим величину Σ K_и · P_н, · tgφ, квар,

где tgφ – коэффициент реактивной мощности, о.е.,

tgφ = tg (arccosφ);

Σ K_и · P_н, · tgφ =

Средневзвешенный коэффициент использования, о.е.,

K_{и св}= , (2)

K_{и св}= = 0,19

Для определения эффективного числа электроприёмников дополнительно рассчитывается величина ,

Эффективное число электроприёмников определяется в следующем порядке:

; (3)

По известному числу и средневзвешенному К_исп определяем значение расчетного коэффициента К_р=1,43

Расчётные активная и реактивная мощности, кВт, квар,

; (4)

; (5)

;

Учитывая условие,что если ,имеем:

Полная расчётная мощность узла, кВА,

, (6)

Расчётный ток узла, А,

, (7)

Пиковый ток нагрузки узла, А,

, (8)

где - номинальный ток наибольшего электроприёмника, А,

- пусковой ток наибольшего электроприёмника, А,

, (9)

где K_п– кратность пускового тока наибольшего электроприёмника, о.е.,

K_п = 5¸7 – для асинхронного электродвигателя с к.з. ротором или синхронного двигателя ;

K_п ≥ 2.5 – для двигателя постоянного тока или асинхронного с фазным ротором;

K_п ≥ 3 – для печных и сварочных трансформаторов без приведения к ПВ-100%;

;

Расчёт электрических нагрузок для других узлов проводится аналогично, результаты расчёта сведены в таблицу 3.

Таблица 3 – Расчет электрических нагрузок

Таб Таблица 3- Расчёт электрических нагрузок

	Наименование узлов питания и групп ЭП	Кол. ЭП	Уст.мощность,	Ки	соsφ	tgφ	Расчетные величины	nэ	Кр	Расчетная нагрузка	Ip,	Iпуск,	Iпик,
	Рном	А	А	А
	Рн,	nРн,	КиРн	КиРнtgφ	nР2	Рр,кВт	Qр,кВт	Sр,кВА
	кВт	кВт

	1 Механическое отделение
	СП1
	Вальцы чистоправильные				0,4	0,75	0,88	3,6	3,175	81,00
	Пресс листогибочный		15,7	15,7	0,17	0,65	1,17	2,669	3,120	246,49
	Пресс двухкривошипный				0,17	0,65	1,17	6,8	7,950	800,00
	Вертикально-сверлильный станок		2,8	8,4	0,12	0,5	1,73	1,008	1,746	23,52
	Обдирочно-шлифовальный станок		2,8	5,6	0,12	0,5	1,73	0,672	1,164	15,68
	Радиально-сверлильный станок		6,925	6,925	0,12	0,5	1,73	0,831	1,439	47,96
	Отрезной станок		12,97	12,97	0,12	0,5	1,73	1,556	2,696	168,22
	Отрезная пила				0,2	0,6	1,33	1,4	1,867	49,00
	Ножницы гильотинные				0,12	0,5	1,73	2,4	4,157	400,00
	Вентилятор		4,5		0,7	0,8	0,75	6,3	4,725	40,50
	Кран-балка		5,3	5,3	0,05	0,5	1,73	0,265	0,459	28,09
	Итого по Сп1			139,9				27,501	32,498	1900,46		1,43	75,93	16,250	77,65	117,976	181,8	295,800
	СП2
	Трансформатор сварочный				0,3	0,5	1,73	12,6	21,824	882,00
	Трансформатор сварочный		10,5	10,5	0,3	0,5	1,73	3,15	5,456	110,25
	Преобразователь сварочный				0,3	0,5	1,73	8,4	14,549	784,00
	Машина электросварочная точечная				0,25	0,6	1,33	7,5	10,000	450,00
	Машина электросварочная шовная				0,25	0,6	1,33		20,000	3600,00
	Машина электросварочная стыковая		1,5		0,3	0,5	1,73	0,9	1,559	4,50
	Машина электросварочная стыковая		12,5	12,5	0,3	0,5	1,73	3,75	6,495	156,25
	Итого по СП2							51,300	79,8831	5987,00		1,5	15,28	79,883	81,33	123,570		578,57
	СП3
	Токарно-винторезный станок		11,125	22,25	0,12	0,5	1,7321	2,67	4,62458	247,53125
	Токарно-винторезный станок		3,2	6,4	0,12	0,5	1,73	0,768	1,330	20,48
	Токарно-револьверный станок		2,8	5,6	0,12	0,5	1,73	0,672	1,164	15,68
	Презиционный автомат		1,7	1,7	0,5	0,7	1,02	0,85	0,867	2,89
	Вертикально-сверлильный станок		2,8	2,8	0,12	0,5	1,73	0,336	0,582	7,84
	Вертикально-фрезерный станок				0,12	0,5	1,73	0,84	1,455	49,00
	Горизонтально-фрезерный станок		2,8	5,6	0,12	0,5	1,73	0,672	1,164	15,68
	Широкоуниверсальный фрезерный стано		1,7	5,1	0,12	0,5	1,73	0,612	1,060	8,67
	Горизонтально-протяжной станок				0,12	0,5	1,73	2,4	4,157	400,00
	Правильно-отрезной станок		1,7		0,12	0,5
	Долбежный станок		2,8	5,6	0,12	0,5	1,73	0,672	1,164	15,68
	Итого по СП3			82,05				10,49	17,57	783,45125		2,1	59,90	13,390	61,38	93,255	181,8	271,400
	СП4
	Тельфер		2,8	5,6	0,05	0,5	1,73	0,28	0,485	15,68
	Обдирочно-шлиф станок		2,8	8,4	0,12	0,5	1,73	1,008	1,746	23,52
	Зубофрезерный станок		2,8	8,4	0,12	0,5	1,73	1,008	1,746	23,52
	Поперечно-строгальный станок				0,12	0,5	1,73	1,92	3,326	128,00
	Универсальный кругошлифовальный станок		5,625	5,625	0,12	0,5	1,73	0,675	1,169	31,64
	Универсально-заточный станок		1,4	2,8	0,12	0,5	1,73	0,336	0,582	3,92
	Координатно-шлифовальный станок		0,6	1,2	0,12	0,5	1,73	0,144	0,249	0,72
	Резьбошлифовальный станок		4,91	9,82	0,12	0,5	1,73	1,178	2,041	48,22
	Станок для заточки сверл		2,3	6,9	0,12	0,5	1,73	0,828	1,434	15,87
	Вентилятор		2,8	5,6	0,7	0,8	0,75	3,92	2,940	15,68
	Итого по СП4			70,345				11,30	15,718	306,767		1,4	30,60	7,820	31,58	47,986	72,9	119,42
	СП5
	Шкаф сушильный электрический				0,8	0,8	0,75	9,6	7,200	72,00
	Электропечь сопротивления шахтная				0,5	0,8	0,75		26,250	2450,00
	Электропечь сопротивления камерная				0,5	0,8	0,75		9,000	288,00
	Электропечь сопротивления протяжная				0,5	0,8	0,75	52,5	39,375	11025,00
	Электропечь трубчатая				0,7	0,75	0,88
	Электропечь муфельная		0,6	1,8	0,7	0,8	0,75	1,26	0,945	1,08
	Вентилятор		4,91	4,91	0,7	0,8	0,75	3,437	2,578	24,11
	Итого по СП5			217,71				#####	85,348	13860,188		1,3	113,79	85,348	142,24	159,500		541,30
	СП6
	Шкаф сушильный электрический				0,8	0,8	0,75		6,000	100,00
	Полировальный станок двухшпиндельный		3,2	6,4	0,12	0,5	1,73	0,768	1,330	20,48
	Преобразовательный агрегат				0,3	0,5	1,73	4,2	7,275	196,00
	Таль электрическая		1,7	5,1	0,4	0,75	0,88	2,04	1,799	8,67
	Итого по СП6			35,5	0,4228			15,01	16,404	325,150		1,25	44,30	16,404	47,24	71,773		146,77
	СП7
	Молот пневматический ковочный				0,4	0,5	1,73		6,928	100,00
	Электропечь сопротивления камерная				0,5	0,8	0,75	22,5	16,875
	Пресс эксцентриковый				0,17	0,65	1,17	1,7	1,988	100,00
	Пресс кривошипный		4,5		0,17	0,65	1,17	1,53	1,789	40,50
	Пресс кривошипный двойного действия				0,17	0,65	1,17	1,7	1,988	100,00
	Вентилятор				0,7	0,8	0,75	4,9	3,675	49,00
	Таль электрическая		2,8	2,8	0,4	0,75	0,8819	1,12	0,98775	7,84
	Итого по СП7			93,8				37,45	34,23	2422,340		1,45	54,30	34,230	64,19	97,524	205,11	268,63
	СП8
	Станок трубонарезной				0,12	0,5	1,73	1,68	2,910	98,00
	Станок фланцегибочный		4,5	4,5	0,12	0,5	1,73	0,54	0,935	20,25
	Зигмашина		1,7	5,1	0,4	0,75	0,88	2,04	1,799	8,67
	Ножницы листовые				0,12	0,5	1,73	1,68	2,910	98,00
	Вальцовка трехвалковая		2,5		0,4	0,75	0,88		1,764	12,50
	Станок трубогибочный				0,12	0,5	1,73	1,68	2,910	98,00
	Пресс-ножницы комбинированные		4,5		0,17	0,65	1,17	1,53	1,789	40,50
	Пресс кривошипный одностоечный		4,5	4,5	0,17	0,65	1,17	0,765	0,894	20,25
	Итого по СП8			70,1				11,92	15,911	396,17	12,00	1,25	29,79	8,730	31,04	47,165	63,8	109,68
	СП9
	Токарно-винторезный станок		11,125	22,25	0,12	0,5	1,73	2,67	4,625	247,53
	Резьбонарезной станок		2,2	8,8	0,12	0,5	1,73	1,056	1,829	19,36
	Настольно-сверлильный станок		0,6		0,12	0,5	1,73	0,36	0,624	1,80
	Точильный станок двухстор		0,7	1,4	0,12	0,5	1,73	0,168	0,291	0,98
	Обдирочно-шлифов станок		2,8	8,4	0,12	0,5	1,73	1,008	1,746	23,52
	Таль электрическая		0,85	0,85	0,4	0,75	0,88	0,34	0,300	0,72
	Итого по СП9			44,7				5,602	9,414	293,91375		2,3	35,53	10,990	37,19	56,506	101,4	155,87
	Освещение
	Итого по КТП

3 Расчёт освещения и выбор трансформаторов

12 3 4 5 6 7 8 Следующая ⇒