Электроснабжение цеха завода

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра Теоретическая и общая электротехника

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе

Электроснабжение цеха завода

вариант 16

РУКОВОДИТЕЛЬ

___________

(подпись) (фамилия, и.,о.)

СТУДЕНТ

___________

(подпись) (фамилия, и.,о.)

___________ _________

(дата) (группа или шифр)

2006г.

1. Электроснабжение цеха завода

1.1 Определение мощности всех потребителей цеха и среднего коэффициента мощности нагрузки цеха

Промышленные предприятия потребляют около двух третей вырабатываемой в стране энергии. Основными элементами систем электроснабжения промышленных предприятий являются электрические сети, а также различные трансформаторные и преобразовательные подстанции. Выбор этих элементов производится по расчетным электрическим нагрузкам. Занижение расчетных нагрузок ведёт к перегревам элементов систем электроснабжения и ускоренному их износу, завышение расчетных нагрузок приводит к излишним капиталовложениям и затратам и системы электроснабжения. Из сказанного ясно, какое важное значение имеют разработка и внедрение в практику проектирования систем электроснабжения научно обоснованных и достаточно точных методов расчета электрических нагрузок.

Определим параметры нагрузки в соответствии с номером варианта и таблицами 1 и 2.

Таблица 1

№ варианта	№ потребителя	Количество	Напряжение подстанции, кВ
			ВН	НН
16	2 6 3	9 18 6	10	0,4

Таблица 2

№ потребителя	Средняя потребляемая мощность, кВт
2	3	0,68
6	20	0,8
3	5	0,7

электроснабжение цех привод двигатель

Полная мощность потребителей цеха определяется как сумма отдельных потребителей. Определим расчетную активную нагрузку:

(1)

(2)

Вт

Определим расчетную реактивную нагрузку:

(3)

(4)

Вар

Определим полную нагрузку:

(5)

Определим средний коэффициент мощности нагрузки цеха:

(6)

1.2 Выбор трансформатора для подстанции цеха

Число и мощность силовых трансформаторов оказывает существенное влияние на рациональное построение схем промышленного электроснабжения. Для удобства эксплуатации систем промышленного электроснабжения необходимо стремиться к применению не более двух - трех стандартных мощностей трансформаторов. Это облегчает взаимозаменяемость трансформаторов и ведет к сокращению складского резерва.

По рассчитанной полной мощности в соответствии с таблицей 1 выберем из таблицы 1 три трансформатор:

Таблица 3

Тип трансфор матора	Мощность , кВА	Каталожные данные
		Uн, кВ обмоток	Uk,%	Pк, кВт	Iхх, %	Pхх, кВт
		ВН	НН
ТМ-630/10	630	10	3,15;0,23 0,4;0,69	5,5	7,6+8,5	2,0+3,0	1,42+1,68

1.3 Компенсация реактивной мощности в цехе

Компенсация реактивной мощности (КРМ) является неотъемлемой частью задачи проектирования электроснабжения промышленного предприятия. Компенсация реактивной мощности одновременно с улучшением качества электроэнергии в сетях промышленных предприятий является одним из основных способов сокращения потерь электроэнергии.

Суммарная мощность конденсаторных установок напряжением до 1000 В определяется выражением:

,(7)

где

- расчетная активная нагрузка, кВт;

- действительный коэффициент мощности нагрузки ( соответствует );

- экономический коэффициент мощности, в данном случае .

ВАр

Емкость конденсаторной установки определяется выражением:

(8)

Ф =3106 мкФ

Из таблицы 4 выберем соответствующий тип конденсатора:

Таблица 4

Тип конденсатора
КМ2-0,38-26-ЗУЗ	0,38	26	572	68,3

Для обеспечения необходимой мощности и емкости компенсирующих конденсаторов, установим их параллельно по 2 на фазу. Общая мощность и емкость определятся:

кВАр (9)

мкФ (10)

Определим величину после установки конденсаторной батареи:

(11)

1.4 Г-образная схема замещения и ток короткого замыкания трансформатора

Полное фазное сопротивление короткого замыкания найдем из формулы:

,(12)

где

- фазное напряжение короткого замыкания;

- сопротивление короткого замыкания;

- ток короткого замыкания.

При соединении первичной обмотки «звездой»:

В(13)

А(14)

Ом(15)

Мощность короткого замыкания равна мощности потерь в обмотке трансформатора при номинальном токе:

(16)

Активное и индуктивное сопротивления обмоток трансформатора при коротком замыкании определится:

Ом(17)

Ом(18)

Определим аварийный ток короткого замыкания:

А(19)

Определим параметры ветви намагничивания трансформатора. В режиме холостого хода ток мал по сравнению с номинальным режимом работы. Считают, что вся мощность, потребляемая трансформатором, расходуется на компенсацию магнитных потерь в стали. Следовательно, для трехфазного трансформатора можно записать:

Ом(20)

где

- мощность потерь в опыте короткого замыкания;

-ток холостого хода трансформатора.

Определим полное сопротивление намагничивающего контура :

Ом(21)

Определим сопротивление :

Ом(22)

Рисунок 1. Г-образная схема замещения трансформатора

2. Выбор асинхронного двигателя и схемы управления

Исходные данные представлены в таблице 5:

Таблица 5

№ варианта	Главный привод	Вспомогательный привод	l
	M1	M2	M3	t1	t2	t3	n1	P1	n1
	Нм	Нм	Нм	с	с	с	об/мин	кВт	об/мин	м
16	60	50	80	200	100	150	1500	1,1	3000	300

Рисунок 3. Нагрузочная диаграмма главного привода

2.1 Выбор главного и вспомогательного приводов

Определим эквивалентные момент и мощность двигателя по формулам:

Нм (23)

Вт, (24)

где - момент двигателя в промежутке времени и , Нм;

- номинальная частота вращения двигателя, об/мин;

P - мощность двигателя, Вт.

В соответствии с рассчитанными моментом и мощностью выберем двигатель.

Таблица 6

Тип двигателя		, об/мин	, А	, %
Синхронная частота вращения 1500 об/мин
4A132М4У3	11	1460	22	87,5	0,87	7,5	2,2	3

Коэффициент перегрузки мощности: .

Определим соответствующее значение максимально допустимого момента.

Номинальный момент асинхронного двигателя определяется по формуле:

Нм(25)

Нм(26)

По полученному значению максимально допустимого момента можно сделать вывод, что выбранный двигатель имеет необходимый запас момента по перегрузочной способности.

2.2 Выбор двигателя вспомогательного привода

Вспомогательный привод работает в продолжительном режиме с постоянной нагрузкой, следовательно, двигатель можно выбрать без предварительных расчетов, зная мощность и частоту вращения.

Таблица 7

Тип двигателя		, об/мин	, А	, %
Синхронная частота вращения3000 об/мин
4А71В2У3	1,1	2810	2,5	77,5	0,87	5,5	2	2,2

2.3 Определение сечения и марки питающего кабеля

Сечение питающего кабеля рассчитывается по паспортным данным электродвигателей и длине кабеля l. Сечение кабеля определяется по нагреву из условия

(27)

(28)

(29)

(30)

,(31)

где - допустимый ток кабеля (из каталога), А;

- расчетный ток нагрузки, А;

- установленная мощность двигателей, кВт;

U - номинальное напряжение сети, В;

- средний коэффициент мощности;

- номинальная мощность двигателей, кВт;

- номинальный КПД двигателей;

- номинальный угол сдвига фаз между током и напряжением двигателей.

Вт

Вар

А

В соответствии с рассчитанным током выберем из таблицы медный питающий кабель ПВ (резиновая изоляция), трехжильный, сечение жилы , допустимый ток 25А.

Определим сечение кабеля по заданному значению допустимой потери напряжения , %. Для силовых электрических сетей -5%<<5% (ГОСТ 18109-87).

,(32)

где - удельное сопротивление провода; для меди ().

Так как , то выбираем другой тип кабеля: ПВ медный, трехжильный, сечение жилы , допустимый длительный ток 80А.

2.4 Механическая характеристика асинхронного двигателя

Построим механическую характеристику двигателя главного привода с помощью упрощенной формулы Клосса:

,(33)

где - критический момент;

- критическое скольжение.

Нм



Рисунок 4. Механическая характеристика двигателя главного привода

Определим частоты вращения вала для промежутков времени t1, t2, t3 соответствующие моментам М1, М2, М3. Для определения частоты вращения составим уравнение в Mathcad относительно скольжения. Воспользуемся формулой (33).

Как известно частота вращения ротора асинхронного двигателя определяется выражением:

 (34)

Учитывая (33) и (34) значения скоростей соответствующих моментов будут равны:

	M1	M2	M3
	Нм	Нм	Нм
	60	50	80
,об/мин	1489	1491	1486

2.5 Выбор предохранителей

Для выбора предохранителя и плавкой вставки необходимо определить максимальный ток кабеля в момент пуска двигателей.

,(35)

где - кратность пускового тока.

Чтобы плавкая вставка не расплавилась, во время пуска двигателя, необходимо выполнить условие:

(36)

Для главного привода:

А

А

Из таблицы выбираем предохранитель.

Тип предохранителя: ПР-2

Номинальный ток патрона:100 А

Номинальный ток плавкой вставки: 80 А.

Для вспомогательного привода:

А

А

Из таблицы выбираем предохранитель.

Тип предохранителя: ПР-2

Номинальный ток патрона: 15 А

Номинальный ток плавкой вставки: 6 А.

2.6 Описание работы схемы

Для пуска главного привода необходимо сначала запустить вспомогательный привод. Для этого включают автоматический выключатель QF2. При этом получают питание светодиод VD4 сигнализация «авария вспомогательного привода». Нажимая кнопку SB3, получают питание катушка магнитного пускателя КМ3 и промежуточного реле KL. Замыкаются главные контакты КМ в силовой цепи, статор двигателя присоединяется к сети. Одновременно в цепи управления замыкается блок контакт КМ3, блокирующий SB3, после чего эту кнопку можно не удерживать в нажатом состоянии, т.к. цепь катушки КМ3 остается замкнутой. При этом нормально разомкнутый контакт KL в цепи управления главного привода замыкается, а в цепи управления вспомогательного привода размыкается. На светодиод VD6 подается напряжение, он «загорается» - это сигнализация «вспомогательный привод включен», при этом светодиод VD4 «гаснет».

Нажатием кнопки SB4 двигатель отключается от сети. При этом катушка контактора КМ теряет питание, и его контакты размыкают цепь статора. Светодиод VD6 «гаснет», VD4 «загорается». Защита двигателей от короткого замыкания осуществляется с помощью автоматических выключателейQF1,QF2 и плавких предохранителей. Защита двигателей от перегрузок осуществляется с помощью тепловых реле КК1 - КК4, размыкающие контакты которых находятся в цепи управления.

Главный привод может быть включен только после вспомогательного (после замыкания KL). Пуск главного привода осуществляется, так же как и пуск вспомогательного. Светодиод VD2 - сигнализация «главный привод включен».

Данная схема предусматривает динамическое торможение двигателя главного привода. При включении двигателя в сеть переменного тока возбуждается реле времени КТ, если от источника постоянного тока подано напряжение. В этом случае замыкающий контакт реле КT будет замкнут. Очевидно, контактор торможения КМ2 при этом не включен, т.к. размыкающий вспомогательный контакт контактора КМ1 будет разомкнут. Выключение двигателя осуществляется нажатием кнопки SB2; контактор КМ1 теряет питание и его размыкающий контакт КМ1 закрывается, что приводит к включению контактора КM2, главные контакты которого присоединяют обмотку статора двигателя на время динамического торможения к сети постоянного тока. При отключении контактора КМ1 катушка реле динамического торможения теряет питание, однако размыкающий КТ разомкнется с выдержкой времени. По истечении установленной выдержки времени статор двигателя автоматически отключается от источника постоянного тока.



Размещено на Allbest.ru