Электроснабжение и электрооборудование цеха по ремонту электрических машин

ФГОУ СПО

Пензенский колледж управления и промышленных технологий им. Е.Д. Басулина

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Электроснабжение отрасли»

Тема:

Электроснабжение и электрооборудование цеха по ремонту электрических машин

Разработал студент Сюзюмов Н.Р.

Руководитель проекта

В.П. Полубабкина

ЗАДАНИЕ

На курсовое проектирование по дисциплине «Электроснабжение отрасли»

Студенту группы Сюзюмову Н.Р.

Тема задания

Электроснабжение и электрооборудование цеха по ремонту электрических машин

Содержание проекта

Курсовой проект состоит из пояснительной записки и графических документов.

. Титульный лист

. Задание на курсовое проектирование

. Отзыв

. Реферат

. Содержание

. Введение (актуальность, значение темы, цель проекта)

. Теоретическая часть

.1 Краткая характеристика цеха, краткое описание технологического процесса

7.2 Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения. Ведомость потребителей электроэнергии

.3 Выбор величины питающего напряжения

.4 Выбор схемы электроснабжения цеха

Расчетная часть

.1 Расчет электрических нагрузок

8.2 Компенсация реактивной мощности и выбор компенсирующего устройства

.3 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховой подстанции

.4 Расчет и выбор силовой сети, сечения проводов и кабелей

.5 Выбор аппаратов защиты и автоматики

.6 Расчет заземления

. Заключение

. Список используемых источников.

. Графическая часть проекта:

План цеха с нанесением силой нагрузки

Сборочный чертеж аппарата защиты и автоматики

Руководитель КП / В.П. Полубабкина/

Председатель ЦК 140613 / В.П. Полубабкина/

Протокол №4 от 28 января 2010г.

График выполнения курсового проекта

Консультация по проекту

Дата выдачи задания

Срок окончания проекта

Дата защиты проекта

Руководитель проекта /В.П. Полубабкина/

РЕФЕРАТ

Курсовой проект на тему «Электроснабжение и электрооборудование цеха по ремонту электрических машин » состоит из пояснительной записки на 40 страницах, содержит 4 таблицы, и 2 листа формата А1 графической части.

Ключевые слова: технологический процесс, электроснабжение, схема электроснабжения, трансформаторная подстанция, компенсация реактивной мощности, компенсирующее устройство, аппараты защиты, зануление, силовая нагрузка, напряжение.

Объект разработки - цех по ремонту электрических машин

Цель работы - произвести расчет электрических нагрузок цеха, произвести выбор и расчет схемы электроснабжения.

Sрасч = 22,9 кВА_р. = 34,8 А

Трансформатор ТМ-00-10/04 в составе комплектной трансформаторной подстанции 2КТП

Экономическая часть - расчет ремонтной сложности оборудования - ∑ R =29,5.

СОДЕРЖАНИЕ ПРОЕКТА

Введение

. Теоретическая часть

.1 Краткая характеристика цеха, краткое описание технологического процесса

1.2 Характеристика потребителей электроэнергии и определение категории электроснабжения. Ведомость потребителей электроэнергии

.3 Выбор величины питающего напряжения

.4 Выбор схемы электроснабжения цеха

1.4.1 Задачи электроснабжения цеха

1.4.2 Выбор схемы электроснабжения по цеху

. Расчетная часть

.1 Расчет электрических нагрузок

2.2 Компенсация реактивной мощности и выбор компенсирующего устройства

.3 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховой подстанции

.4 Расчет и выбор силовой сети, сечения проводов и кабелей

.5 Выбор аппаратов защиты и автоматики

.6 Расчет зануления

. Экономическая часть проекта

.1 Система планово-предупредительного ремонта

.2 Особенности ремонта электрооборудования и его техническая характеристика

.3. Расчет ремонтной сложности электрооборудования

Заключение

Список используемых источников

ВВЕДЕНИЕ

Важнейшая роль в экономике страны принадлежит машиностроению. От темпов развития машиностроения характерно зависит рост механической оснащенности всех отраслей народного хозяйства.

Научно-технический прогресс предполагает повышение производительности труда, технического уровня и качества продукции, радикальное улучшение использования материалов, топлива, и энергии, разработку комплексных программ технического перевооружения и реконструкции производства, его непрерывного обновления на основе современной техники и передовой технологии, а также обеспечение ритмичности производства, максимальной загрузки оборудования, существенного повышения сменности его работы.

Рост производительности труда и снижение себестоимости продукции являются необходимыми условиями экономического прогресса общества, а также динамичного и пропорционального развития единого народно-хозяйственного комплекса страны. Одно из главных средств в выполнении этого условия - механизация и автоматизация технологических процессов, осуществляемых на основе усиления энерговооруженности производства.

Энерговооруженность промышленности возрастает главным образом за счет совершенствования и внедрения электрооборудования. Электроприемники, преобразующие электрическую энергию в другие виды энергии, прочно занимают ведущее положение в подавляющем большинстве производственных процессов.

Постоянное повышение энерговооруженности производства обеспечивается опережающим развитием электроэнергетики.

Эффективность производства и качество продукции во многом определяются надежностью средств производства и, в частности, электрооборудования.

В настоящее время повышается требование к качеству продукции машиностроения, ее разнообразию. Интенсивное развитие технических средств вызвало необходимость совершенствования методики проектирования и создания на ее основе новых высокоэффективных предприятий.

Актуальность темы проекта соответствует задаче технического перевооружения - созданию высокоэффективного энергосберегающего производства.

. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

.1 Краткая характеристика цеха, краткое описание технологического процесса

Задача цеха ремонт электрического и электромеханического оборудования.

В состав цеха по ремонту электрических машин входят:

) производственные отделения (станочные)

) служебные помещения (начальник цеха, комната мастера);

) бытовые помещения.

В зависимости от масштаба производства и количества оборудования решается организационная структура цеха: участки и отделения могут быть разделены или объединены.

Структура и состав оборудования цеха определяется многими факторами, основными из которых являются: вид производства (серийное, массовое, единичное).

При использовании метода укрупненных расчетов, т.е. расчетов по нормативам и показателям определяют количество оборудования и структуру цеха: [1]

- Слесарно-сборочный участок (количество электроприёмников 10)

Механический участок (количество электроприёмников 12)

Склад инструментов

Склад готовой продукции

Комната отдыха и бытовые помещения

Начальник цеха и мастер.

Под технологическим процессом понимают последовательное изменение

формы, размера, свойств материала или полуфабриката в целях получения детали в соответствии с заданными техническими требованиями.

Источник электроснабжения цеха по ремонту электрических машин является цеховая подстанция, обеспечивающая бесперебойную работу и отвечающая требованиям по электроснабжению согласно ПУЭ.

Количество рабочих смен - 2

1.2 Характеристика потребителей электроэнергии, определение категории электроснабжения. Ведомость потребителей электроэнергии

Потребителем электроэнергии называется один электроприемник или группа, объединенная технологическим процессом

Электроприемники используемые в цехе, как и все виды электроприемников - светильники всех видов искусственного света, электродвигатели производственных механизмов (станки, вентиляторы, компрессоры, подъемно-транспортные установки, сварочные трансформаторы, электрические печи, выпрямительные установки) подразделяются:

по роду тока;

напряжению;

по виду преобразования энергии;

по режиму работы;

по надежности.

По напряжению, на две группы:

- электроприемники, которые могут получать питание непосредственно от сети 3,6 и 10 кВ;

электроприемники, питание которых экономически целесообразно на напряжение 280-660 В.

По роду тока различают электроприемники, работающие:

- от сети переменного тока промышленной частоты (50 Гц);

от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты;

от сети постоянного тока.

По виду преобразования электроэнергии приемники подразделяются на:

электроприводы;

электротехнические установки;

электроосветительные установки.

По режиму работы электроприемники делят на три группы, для

которых предусматривают три режима работы:

кратковременный, при котором рабочий период не настолько длителен, чтобы температуры отдельных частей машины достигали установившегося значения, а период остановки настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды;

продолжительный, в котором машины могут работать долго, и превышение температуры отдельных частей машины не выходит за установленные пределы;

повторно-кратковременный, здесь рабочие периоды чередуются с периодами пауз, а длительность всего цикла не превышает 10 минут. В этом режиме работают электродвигатели мостовых кранов, подъемников, сварочные аппараты.

Надежность электроснабжения - способность системы обеспечить предприятие хорошего качества электроэнергией.

По обеспечению надежности электроснабжения электроприемники разделяют на три категории:

I - Электроприемники, где перерыв в электроснабжении повлечет за собой опасность для жизни людей, повреждения дорогостоящего оборудования, массовый брак продукции.

II - Электроприемники, здесь перерыв приводит к массовому недоотпуску продукции, простоем рабочих мест, механизмов и промышленного процессов.

III - Электроприемники несерийного производства продукции, вспомогательные цеха, коммунально-хозяйственные потребители, сельскохозяйственные заводы. Перерыв в электроснабжении до 24 часов.

По надежности все электроприемники цеха по ремонту электрических машин можно отнести ко II категории.

В цехе находятся следующие группы станков: токарные - 5; фрезерные - 5; сверлильные - 2; шлифовальные - 2; вентиляторы - 2; кран-балка - 1. Общее количество электроприёмников - 22. Ведомость потребителей электроэнергии приведена в Таблице 1.

На токарных станках производится обработка наружных, внутренних и торцевых поверхностей тел вращения цилиндрической, конической и фасонной формы, а также прорезка канавок, нарезка наружной и внутренней резьбы и т.д. Режущими инструментами на токарных станках служит в основном резцы, но применяются также и другие инструменты.

Сверлильные станки служат для получения сквозных и глухих отверстий в деталях с помощью сверл, для развертывания отверстий, предварительно полученных литьем, штамповкой или черновым сверлением, для расточки отверстий резцами и выполнения других операций. В этих станках оба вида движения сообщаются инструменту. Скорость шпинделя регулируется механическим путем с помощью коробки скоростей.

В станках фрезерной группы осуществляется выполнение следующих функций:

универсальный горизонтально-фрезерный станок фрезерует цилиндрическими, дисковыми, угловыми и торцевыми фрезами;

вертикально-фрезерный проводит фрезерование криволинейных контуров, кулачков штампов и пресс-форм, плоскостей ковочных и других штампов. При фрезеровании главное вращательное движение сообщается инструменту (фрезе),

Станки шлифовальной группы производят шлифование наружных цилиндрических и пологих конических поверхностей, отверстий, а также шлифование наружной и внутренней резьбы с затылованием профиля на метчиках и резьбовых фрезах, конической резьбы на других изделиях. Главное вращательное движение сообщается шлифовальному кругу.

Таблица 1

Ведомость электроприёмников по цеху

.3   Выбор величины питающего напряжения

Для внутрицеховой системы энергоснабжения используется напряжение 380 или 660В.

Напряжение 380В применяют для питания силовых общепромышленных электроприемников. Напряжение 660В рекомендуется для применения в следующих случаях: - если по условиям генплана, технологии и окружающей среды не могут быть осуществлены в должной мере глубокие вводы, а также при крупных концентрированных нагрузках. Целесообразность применения напряжения 660В должна обосновываться технико-экономическим сравнением с напряжением 380/220В.

При напряжении силовых приемников 380В питание освещения, как правило, осуществляют от трансформаторов 380/220В, общих для силовой и осветительной нагрузок.

Обеспечение качества электроэнергии на зажимах приемников электроэнергии - одна из наиболее сложных задач, решаемых в процессе проектирования и эксплуатации систем электроснабжения. Для рациональной работы электроприемников необходимо, чтобы качество электроэнергии трехфазных сетей соответствовало качественным показателям регламентируемых ГОСТ 13109-77:

отклонение напряжения (+- 5% для осветительной сети, +- 5-10% для силовой сети);

отклонение частоты (от 1,5 до 4%);

коэффициенты не симметрии и неуравновешенности напряжений (Кн<=2%).

Исходя из вышеперечисленных требований устанавливаем напряжение для механосборочного цеха 380/220В для силовой и осветительной сети, с учетом требований показателей качества напряжения внутризаводского распределения энергии - 10 кВ.

1.4 Выбор схемы электроснабжения цеха

1.4.1 Задачи электроснабжения цеха

Основной задачей электроснабжения является обеспечение потребителей электроэнергией. Для обеспечения бесперебойности производственного процесса и постоянного обновления оборудования современные системы электроснабжения предприятия должны обладать повышенной надежностью и гибкостью, обеспечивать заданные показатели качества электроэнергии, быть высокоэкономичными, удобными в эксплуатации и соответствовать требованиям пожаро- взрыво-, и электробезопасности.

Через системы электроснабжения осуществляется учет электроэнергии и контроль за рациональным ее расходованием.

К важнейшим задачам, которые должны быть решены в процессе проектирования систем электроснабжения промышленных предприятий,чнотносятся следующие:

. Выбор наиболее рациональной с точки зрения технико-экономических показателей схемы питания предприятия;

. Правильный технически и экономически обоснованный выбор числа и мощности трансформаторов для цеховой подстанции;

. Выбор экономически целесообразного режима работы трансформаторов;

При проектировании сооружений и эксплуатации систем электроснабжения промышленных цеха необходимо правильно в технико-экономическом аспекте осуществлять выбор напряжений, определять электрические нагрузки, выбирать тираж, число и мощность трансформаторных подстанций, виды их защиты, системы компенсации реактивной мощности.

.4.2 Выбор схемы электроснабжения по цеху

Цеховые сети делят на питающие, которые отходят от источника питания (подстанции), и распределительные, к которым присоединяются электроприемники.

Внутрицеховое распределение электроэнергии может выполняться по трем схемам: радиальной; магистральной; смешанной.

Выбор схемы определяется категорией надежности потребителей, их территориальным размещением, особенностями режимов работы и технико-экономическими показателями системы.

Линию цеховой электрической сети, отходящую от распределительного устройства низшего напряжения цеховой трансформаторной подстанции и предназначенную для питания отдельных наиболее мощных приемников электроэнергии и распределительной сети цеха, называют главной магистральной линией.

Радиальная схема электроснабжения представляет собой совокупность линий цеховой электрической сети, отходящих от распределительных устройств низшего напряжения трансформаторной подстанции и предназначенных для питания небольших групп приемников электроэнергии, расположенных в различных местах цеха

В проектируемой работе для электроснабжения механосборочного цеха выбрана магистральная схема. Расчётные группы электроприёмников представлены в таблице 2.

Таблица 2

Расчетные группы электроприемников

Данные по коэффициенту использования и коэффициенту мощности определены по таблице [6].

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ

2.1 Расчет электрических нагрузок

Создание каждого промышленного объекта начинается с его проектирования: определения ожидаемых (расчетных) нагрузок.

При определении расчетных электрических нагрузок можно пользоваться основными методами:

) упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума);

) удельного потребления электроэнергии на единицу продукции;

) коэффициента спроса;

) удельной плотности электрической нагрузки на 1 м² производственной площади.

Расчет ожидаемых нагрузок приводится методом у порядочных диаграмм, являющимся в настоящее время основным при разработке технических и рабочих проектов электроснабжения.

Расчетная максимальная мощность электроприемников определяется из выражения:

P_max = K_max × K_И × P_НОМ = K_max × Рсм _,

где: K_И - коэффициент использования;

K_max - коэффициент максимума активной мощности;

Р_СМ - средняя активная мощность элекроприемников за более

загруженную схему.

Для группы электроприемников за более загруженную схему режима работы средняя активная и реактивная нагрузка определяется по формуле:

Р_СМ = K_U × P_НОМ

Q_см= Р_см× tg j ,

где tg j - соответствует средневзвешенному cos j, характерному для

электроприемников данному режиму работы.

Средневзвешенный коэффициент использования определяется по формуле:

К_U.СР.ВЗ.=åР_см / åР_{НОМ ,}

где åР_см - суммарная мощность электроприемников и групп за наиболее загруженную смету;

åР_НОМ - суммарная номинальная мощность электроприемников в группе.

Относительное число электроприемников определяется по формуле:

n^* = n₁/n ,

где n₁ - число крупных приемников в группе;

n - число всех приемников в группе.

Относительная мощность наибольших по мощности электроприемников определяется из выражения:

P^*=å Р_{n 1} /åР _ном ,

где å Р_{n 1} - суммарная активная номинальная мощность крупных

электроприемников группы;

åР _ном - суммарная активная номинальная мощность электроприемников группы.

Основное эффективное число электроприемников в группе определяется по справочным таблицам, исходят из значений n^* и Р^*

n^*_э = f (n^* ; P^*)

Эффективное число электроприемников в группе определяется по формуле:

N_Э = n^*_э×n

Коэффициент максимума определяется по справочным таблицам, исходя из значений n_Э и К_U.СР.ВЗ:

К_МАХ = f (n_Э ; К_U.СР.ВЗ)

Расчетная максимальная активная мощность цепи:

Р_max = К_max × åР_см

Расчетная максимальная реактивная мощность в цепи определяется по формуле:

Q_max = 1.1 å Q_см

Полная расчетная мощность группы определяется по формуле:

S_max =

Максимальный расчетный ток группы определяется по формуле:

I_MAX=S_MAX/(×U_НОМ)

Расчет ожидаемых нагрузок производим для цеха по ремонту электрических машин

. Определяем среднюю активную и реактивную мощности за более загруженную схему электроприёмников.

Пример расчета приводим для электроприемников 1,2, 3, 4 позиций 1 группы на чертеже. Данные расчета по остальным приемникам 1группы сводим в таблицу 3.

Р _{см 1} = Р_ном × К_и = 1,5 × 0,14= 0,21 кВт

Р _{см 2} = Р_ном × К_и = 7,5 × 0,12= 0,9 кВт

Р _{см 3} = Р_ном × К_и = 4,2 × 0,14= 0,6 кВт

Р _{см 4} = Р_ном × К_и = 1 × 0,6= 0,6 кВт

Q _{cм 1} = Р_{см 1} × tg j = 0,21 × 1,73 = 0,36 кВАр

Q _{cм 2} = Р_{см 2}× tg j = 0,9 × 1,73 =1,56 кВАр

Q _{cм 3} = Р_{см 3}× tg j = 0,6 × 1,73 =1,04 кВАр

Q _{cм 4} = Р_{см 4}× tg j = 0,6 × 0,75 =0,45 кВАр

. Определяем суммарную мощность по 1 группе:

= Р₁ +Р₂ + Р₃ + Р₄ + Р ₅+ Р₆ + Р₇ +Р₈ + Р₉ + Р₁₀+ Р₁₁ + Р₁₂ = 42,8 кВт

По 2 группе:

= Р₁₃ +Р₁₄ + Р₁₅ + Р₁₆ + Р ₁₇+ Р₁₈ + Р₁₉ +Р₂₀ + Р₂₁ + Р₂₂ = 25,6 кВт

. Суммируем активные и реактивные нагрузки:

Р_см1 + Р_см2 + Р_см3+ Р_см4 + Р _см5+ Р_см6 + Р_см7 +Р_см8 + Р_см9 + Р_см10+ Р_см11

+ Р_см12 = 7,02 кВт

Р_см13 + Р_см14 + Р_см15+ Р_см16 + Р _см17+ Р_см18 + Р_см19 +Р_см20 + Р_см21 + Р_см22

= 3,69 кВт

Q_см1 + Q_см2 + Q_см3 + Q_см4 + Q _см5+ Q_см6 + Q_см7 +Q_см8 + Q_см9 + Q_см10+

Q_см11 + Q_см12 = 11,57 кВАр

Q_см13 + Q_см14 + Q_см15 + Q_см16 + Q _см17+ Q_см18 + Q_см19 +Q_см20 + Q_см21 +

Q_см22+ Q_см23 + Q_см24 = 3,1 кВАр

. Определяем средневзвешенное значение коэффициента использования:

К_{и.ср.вз1} = 7,02 / 42,8 = 0,16

К_{и.ср.вз2} = 3,69 / 25,6 = 0,14

. Определяем относительное число электроприёмников:

n^* = n₁/n

n^* ₁=5 / 12=0,42

n^* ₂=4 / 10=0,4

. Определяем относительную мощность наибольших по мощности электроприёмников:

Р* =/ кВт

Р_n1= Р₃ + Р₆ + Р₇ +Р₁₀+Р₁₂ = 28,4 кВт

Р_n2= Р₁₅ + Р₁₆ + Р₁₈ +Р₂₀ = 16,3 кВт

Р*₁ = 28,4 / 42,8 = 0,66 кВт,

Р*₂ = 16,3 / 25,6 = 0,63 кВт

. Основное эффективное число электроприёмников в группе определяем по таб. 1.54 (Шеховцов), исходя из значений n* и P*:

n^* _э = f (n^*; Р*)

n^* _э1 = f (0.42; 0.66) = 0.5

n^* _э1 = f (0.4; 0,63) = 0.5

. Определяем эффективное число электроприёмников в группе:

n_э=n_э^* n

n_э1= 0,512 = 6

n_э1= 0,510 = 5

. Коэффициент максимума К_max служит для перехода от средней нагрузки к максимальной. Коэффициент максимума активной мощности определяем по таб. 1.53[Ш], исходя из значений n_э и К_и.ср.вз:

K_max= f (n_э ; К_и.ср.вз)

K_max1= f (6 ; 0.16) = 1.5

K_max1= f (5 ; 0.14) = 1.5

электроснабжение силовой напряжение автоматика

12. Определяем расчётную максимальную активную мощность цепи:

P_max=K_max кВт

P_max1 = 1,5  7,02 = 10,5 кВт

P_max2 = 1,5  3,69 = 5,5 кВт

. Определяем расчётную максимальную реактивную мощность в цепи

Q_max=1,1 кВАр

Q_max1=1,111,57 = 12,73 кВАр

Q_max2=1,13,1 = 3,4 кВАр

. Определяем полную расчётную мощность группы:

S_max= кВА

S_max1== 16,5 кВА

S_max2== 6,5 кВА

. Определяем максимальный расчётный ток группы:

I_max=S_max/(U_н) кА_max1 = 16,5 /(1,730,38) = 25,1 А_max2 = 6,5 /(1,730,38) = 9,85 А

Расчетные данные по группе приемников первого и второго силовых пунктов приведены в Таблице 3

Таблица 3

Сводная ведомость электрических силовых нагрузок по цеху

.2 Компенсация реактивной мощности и выбор компенсирующего устройства

К сетям напряжения до 1 кВ на промышленных предприятиях подключается большая часть потребителей реактивной мощности.

Коэффициент мощности cosj нагрузки низкого напряжения обычно не превышает 0,8.

Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям происходит в связи с тем, что возникают дополнительные потери активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения, обусловленные загрузкой их реактивной мощностью.

Затраты, обусловленные перечисленными факторами можно уменьшить или даже устранить, если устранить влияние реактивной мощности в сетях низкого напряжения.

Компенсация реактивной мощности с одновременным улучшением качества электроэнергии непосредственно в сетях промышленных предприятий является одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок предприятия.

Для компенсации реактивной мощности применяются специальные компенсирующие устройства, являются источниками реактивной энергии емкостного характера.

Конденсаторы, имеют наименьшие удельные потери активной мощности. Именно это обстоятельство с учетом простоты конструкции и обслуживания конденсаторов, а также отсутствие в них вращающихся деталей, привело к довольно широкому применению конденсаторов для компенсации реактивной мощности в самых разнообразных электроустановках. Так, например, установка конденсаторных батарей (КБ) вблизи асинхронного электропривода позволяет не загружать электрическую сеть питания электропривода реактивной мощностью.

Синхронные компенсаторы имеют значительно большие удельные потери активной мощности. Однако они практически незаменимы в энергосистемах для обеспечения устойчивости работы энергосистем и регулирования напряжения: в периоды максимальной нагрузки они могут работать в режиме перевозбуждения и отдавать реактивную мощность, а в периоды снижения нагрузки - ее потреблять. Таким образом, синхронные компенсаторы могут регулировать напряжение на приемных концах электрической сети. Синхронные двигатели за счет регулирования возбуждения, работая в режиме перевозбуждения, также генерируют реактивную мощность в электрическую сеть, и тем самым могут на отдельных предприятиях, где они установлены, значительно уменьшить потребление реактивной мощности. В зависимости от места размещения компенсирующего устройства используются различные расчетные выражения.

Мощность КУ (компенсирующие устройства) определяется из выражения

Q_к = αP max  (tg φ max - tg φ_э) кВАр,

где, Р mах - максимальная расчетная мощность.

α- коэффициент учитывающий повышение cosφ естественным способом.принимается α =0.9;

tg φ_э соответствует cosφ _э который принимается из диапазона 0.92 -0.95 по опыту эксплуатации. Для cosφ_э = 0.95 tg φэ = 0.33;

tgφ_max - расчетный максимальный коэффициент мощности коэффициент

cosφ = Р_max / S _max

cos φ = 0,63

tg φ _мах= 0,34

Q_к = 0,1 кВАр

По расчетному значению Q_к выбираем компенсирующее устройство типа КМ-0,22-4,5 296 мкФ

.3 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховой подстанции

Трансформаторные цеховые подстанции являются основным звеном системы электроснабжения и предназначены для питания одного или нескольких цехов.

При проектировании систем электроснабжения установка однотрансформаторных подстанций рекомендуется при полном резервировании электрических подстанций I и II категории по сетям низкого напряжения и для питания электрических подстанций III категории по сетям низкого напряжения, когда по условиям подъездных дорог, а также по мощности и массе возможна замена поврежденного трансформатора в течение не более одних суток и при наличии централизованного резерва.

Двухтрансформаторные подстанции применяются при значительном числе потребителей I и II кактегорий, при сосредоточенных нагрузках на данных участках с высокой удельной плотностью (0,5-0,7кВА/м²), а также если имеются электрические подстанции особой группы. Кром того, двухтрансформаторные подстанции целесообразны при неравномерном суточном и годовом графиках нагрузки предприятия, при сезонном режиме работы одно или двухсменных предприятий со значительной разницей загрузки смен.

Обоснование выбора и трансформаторной подстанции цеха по ремонту электрических машин.

Выбор числа и мощности трансформаторов обусловлен величиной и характером нагрузки, с учетом его перегрузочной способности, которая должна составить 40% от мощности трансформатора.

При выборе трансформатора необходимо знать мощность подстанции:

S_р = кВА,

где S_р - мощность трансформатора, потребляемая участком после компенсации, кВА;

Р_max- суммарная активная максимальная мощность, кВт;

Q_max - суммарная реактивная максимальная мощность, кВАр

Q_к - реактивная потребляемая мощность компенсирующего устройства, кВАр.

S_р = 22,9 кВА

Мощность трансформатора, потребляемая с учетом 40% запаса вычисляем по формуле:

S_m = кВА,

где: S_р - мощность трансформатора, потребляемая группой электроприемников после компенсации, кВА;- количество трансформаторов;

К з - коэффициент запаса.

S_m= 10,4 кВА

По расчетной мощности равной 22,9 кВА с учетом температуры местности и 40% запаса, принимаем к установке два трансформатора типа ТМ-00-10/04 в составе комплектной трансформаторной подстанции.

Коэффициент загрузки в нормальном режиме при максимуме:

к= Sm /Sн = 0,5

что соответствует экономическому режиму (Рисунок 5,48 [2]).

Проверяем установленную мощность трансформаторов в аварийном режиме при отключении одного трансформатора и необходимости обеспечить энергоснабжение потребителей 1-й и 2-й категорий в период максимума с допустимой нагрузкой, равной 140%.

,4Sн =³ 0,75S

Следовательно, выбранные мощности трансформаторов (25кВА) обеспечивают электроснабжение цеха как в нормальном, так и в аварийном режимах.

.4 Расчет и выбор силовой сети, сечения проводов и кабелей

Потребителями электроэнергии цеха являются металлообрабатывающие станки, кран балка, вентиляторы. Все приемники электроэнергии рассчитаны на трехфазный переменный ток и напряжение 380 В, промышленную частоту 50 Гц, по надежности электроснабжения относятся ко второй категории, устанавливаются стационарно и по площади распределены равномерно.

Проводки электрических сетей, от проходящего по ним тока, согласно закону Джоуля-Ленца, нагреваются.

Количество выделенной тепловой энергии пропорционально квадрату тока, сопротивлению и времени протекания тока. Нарастание температуры проводника происходит до тех пор, пока не наступит тепловое равновесие между теплом, выделенным в проводнике с током, и отдачей в окружающую среду. Чрезмерно высокая температура нагрева проводника может привести к преждевременному износу изоляции, ухудшению контактных соединений и пожарной опасности. Поэтому устанавливаются предельно допустимые значения температуры нагрева проводников в зависимости от марки и материала изоляции проводника в различных режимах.

Длительно протекающий по проводнику ток, при котором устанавливается наиболее длительно допустимая температура нагрева проводника, называется предельно допустимым током по нагреву.

При расчете сети по нагреву рассчитывается ток для каждого электроприемника и группы электроприёмников, питающихся от одного силового пункта: Расчетный ток для группы электроприемников:

I=,

где: Iр - расчетный ток (А);

Uф - фазное напряжение (В= 0,38 кВ)

Расчетный ток для каждого потребителя

I,

где Р - номинальная мощность электроприемника - кВт

U - номинальное напряжение, В

cos φ - коэффициент мощности электроприемника

h- коэффициент полезного действия электроприемника cos φ и h - справочные данные [3]

1. Расчёт для группы электроприемников:

I=

Расчетное значение тока:

I_max1 = 25 А

I_max2 = 9,9 А

Выбираем шинопровод ШРА 75

По расчетному току для каждого потребителя выбираем провод.

Данные расчета представлены в таблице 4

Таблица 4

Расчетно-монтажные данные по цеху

2.5 Выбор аппаратов защиты и автоматики

Для приема и распределения электроэнергии к группам потребителей трехфазного переменного тока промышленной частоты и напряжением менее 1 кВ в качестве аппаратов защиты применяются выключатели (автоматы), предохранители и тепловые реле.

Наиболее современными являются автоматы серии ВА и АЕ, предохранители серии ПР и ПН, тепловые реле серии РТЛ.

Для выбора аппарата защиты необходимо знать ток линии, где он установлен, тип его и число фаз.

Для защиты группы электроприемников сразу после трансформатора выбираем автомат из условия:

I_н.р ≥ 1.1 × I_мах

I_{н.р 1} ≥ = 32А

I_{н.р 2} ≥ = 16А

Выбираем автоматические выключатели марки ВА51- 37 ( таблица А6 [7])

Выбор предохранителей для каждого электроприемника осуществляется из условия:

I_вс ≥ 1.2 I_н ×ПВ

Например:

для токарно-винторезного станка - позиция на чертеже 1 I_н, = 4,6 А выбран проводник ВВГнг-LS 5х2,5 рассчитываем для условий с легким пуском I_вс ≥ 1.2 × 4,6 = 5,52 А По таблице 3.5[ 2] выбираем предохранитель типа ПН2-100. Номинальный ток плавкой вставки 100А, предельный ток отключения 16А

2.6 Расчет зануления

В установках до 1 кВ с глухо-заземленной нейтралью применяется зануление - металлическая связь защищаемых частей электроустановки с нейтралью источника.

Защитным занулением в электроустановках напряжением до 1 кВ называется соединения частей электроустановок, нормально не находящихся под напряжением, с глухо-заземленной нейтралью генератора и трансформатора в сетях трехфазного тока, или с глухо-заземленной средней точкой источника в сетях постоянного тока. Задачей зануления является создание наименьшего сопротивления пути для тока однофазного короткого замыкания, обеспечивающего надежного отключения автоматических выключателей, магнитных пускателей, предохранителей.

Расчет зануления заключается:

в определении сопротивлений фазных и нулевых проводников по схеме сети;

подсчете тока короткого замыкания и сравнении кратности тока короткого замыкания с нормируемой величиной.

Расчет зануления по механосборочному цеху производим от трансформатора до дальнего электроприемника, так как оно будет иметь

наибольшее сопротивление. При повреждении изоляции в установке с глухозаземленной нейтралью возникает однофазное короткое замыкание, рассчитываемое по формуле:

,

где: I_к.з. - ток короткого замыкания А;

U_ф - фазное напряжение В;

Z _п - полное сопротивление петли фаза ноль Ом;

Z_т- полное сопротивление трансформатора при замыкании на корпус Ом, справочная величина.

Полное сопротивление петли фазо-нулевой провод находим по формуле:

где: R_п - активное общее сопротивление петли фазо-нулевой провод, Ом

Х_п - общее индуктивное сопротивление петли фазо-нулевой провод, Ом

R_п=l Ом

Х_п=l Ом,

где:  и  - значения удельных сопротивлений проводов, кабелей и шинопровода мОм, взятых из таблицы 1.9. и 1.9.7 [5]

1.   Определяем значения активного и реактивного сопротивлений для кабеля от трансформатора до распределительного устройства длиной 1,5м :

R_к=0,001 Ом

Х_к=0,0001 Ом

.     Определяем значения активного и реактивного сопротивлений для комплектного распределительного шинопровода длиной 68м:

R_ШРА=0,076 Ом

Х_ШРА=0,0075 Ом

.     Определяем значения активного и реактивного сопротивлений для провода (l=5м) от ШРА до наиболее удалённого электроприёмника:

R_к=0,02 Ом

Х_к=0,0005 Ом

.     Определяем общие значения активных и реактивных сопротивлений:

R_общ.=(R_k+R_ШРА+R_пр) = 0,097 Ом

Х_общ.=(Х_к+Х_ШРА+Х_пр) = 0,0081Ом

.     Определяем полное сопротивление цепи:

Z_п=10^-3 Ом

Z_п==0,097

6.   Определяем ток короткого замыкания:

 =2,26кА

7.   Кратность тока КЗ по отношению к расчётному току группы электропотребителей:

I_k/I_гр.=90

что больше требуемой кратности 3, следовательно, при однофазном КЗ произойдёт надёжное отключение.

3.   ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА

.1 Система планово-предупредительного ремонта

Система ППР представляет собой комплекс технических и организационных мероприятий по уходу, обслуживанию и ремонту осуществляемых в плановом порядке и несущих предупредительный характер. Плановой эта система называется потому, что все мероприятия, составляющие ее содержание, осуществляется по плану в заранее установленные сроки. Предупредительной она называется потому, что прочие ремонтные работы включают профилактические мероприятия: ежедневный уход, надзор за оборудованием и межремонтное обслуживание, проверка на точность, промывка. Осмотры проводятся по графику в нерабочее время.

При текущем ремонте заменяют детали, срок службы которых не превышает периода между двумя средними ремонтами. Средний ремонт предусматривает выверку координат для возвращения станку точности, производительности. При среднем ремонте заменяются детали, срок службы которых не превышает периода между двумя средними ремонтами.

Капитальный ремонт: предусматривает замену всех изношенных деталей полную разборку и промывку станка и его регулирования. Основной системой ППР является удлинение ремонтного цикла и межремонтного периода, сокращающем время производства ремонтных работ и снижения их численности.

Ремонтным циклом считается время между двумя капремонтами. Межремонтным периодом считается время между двумя очередными ремонтами.

3.2 Особенности ремонта электрооборудования и его техническая характеристика

Ремонт - экономически оправданный метод возмещенных основных производственных фондов. Ремонт представляет собой комплексные работы для поддерживания в исправности электромеханического оборудования с заменой или восстановлением изношенных элементов, регулировкой и наладкой регулируемого оборудования, с доведением их параметров до предела, обусловленных паспортными или техническими условиями.

Ремонт может быть вынужденным или профилактическим осмотром.

Вынужденный ремонт обусловлен непредвиденным выходом из строя оборудования. Он нарушает производственный процесс и влечет к дополнительным затратам.

Профилактический ремонт - предупреждает прогрессирующий ремонт оборудования и исключает случайный выход из строя, он планируется заранее и не наносит ущерба за счет строя оборудования.

При правильно выработанной периодичности и последовательности ремонтов и профилактического обслуживания. Состав ремонтных работ для каждого вида ремонта характерен постоянным объектом, называемым типовым объемом работ.

В типовые объемы каждого ремонта входят

Текущий ремонт: заменяются детали, срок службы которых не превышает периода между 2мя средними ремонтами.

Средний ремонт: предусматривает работу по выверке точности станка, мощности и его производительности. Средний ремонт производят без снятия станка с фундамента, допускается простой до 0,6 дня на каждую ремонтную единицу.

Капитальный ремонт: предусматривает смену всех изношенных деталей, полную разборку и промывку станка и его регулировку. Станок снимается с фундамента с заменой на новый. Простой на один день на ремонтную единицу при работе ремонтников в одну смену.

.3 Расчет ремонтной сложности электрооборудования

Категория ремонтной сложности электротехнического оборудования определяется по формуле:

Rэ = R₁ + R₂ + R₃ + … + Rп.

где: R₁ - категория ремонтной сложности электродвигателя;₂ - категория ремонтной сложности управления с аппаратурой;₃- категория ремонтной сложности электроаппаратуры, электропроводки, расположенной непосредственно в агрегате.

Расчет ремонтной сложности оборудования по цеху:

. Для группы станков токарно-винторезных категория ремонтной сложности Rэ = 11. Так как в цехе установлено 5 станков данной группы условно считаем, что общая категория ремонтной сложности будет равна 55.

. Для шлифовальных станков категория ремонтной сложности Rэ=10. В цехе установлено 2 станков данной группы, условно считаем, что общая категория ремонтной сложности будет равна 20

Данные по категории ремонтной сложности представлены в таблице 5

Таблица 5

Ремонтная сложность электрооборудования

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данном курсовом проекте представлена разработка схемы электроснабжения цеха по ремонту электрических машин, дана характеристика цеха и технологического оборудования. В курсовом проекте рассмотрены различные варианты схем электроснабжения.

В пояснительной записке рассчитаны ожидаемые силовые нагрузки методом коэффициента максимума, произведен расчет силовой сети, выбор кабелей, трансформаторов, проводов и защитной аппаратуры.

В экономическом разделе были рассмотрены особенности ремонта электрооборудования и его техническая характеристика, рассчитана ремонтная сложность оборудования.

СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Егоров М.Б. Основы проектирования машиностроительных заводов М.В.Ш. 1969.

2. Коновалова Л.Л. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. М. Энергоатом издат. 1989 г.

3. Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов М. Мастерство 2001 г.

4. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок М.В.Ш. 1990 г.

5. Сибикин Ю.Д. Техническое обслуживание, ремонт электрооборудования и сетей промышленных предприятий. М. Издат. центр (Академия) 2000 г.

6. Справочник. Электротехнический. М. Энергоатом издат. 2000г. под ред. Герасимова В.Г.

7. Шеховцов В.П. «Расчет и проектирование схем электроснабжения». Методическое пособие для курсового проектирования. М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2003 г.

. Под редакцией Е.С. Ямпольского. Справочник. Проектирование машиностроительных заводов и цехов. Том №6. М. Машиностроение 1995.