Скачать 448.66 Kb.
|
Кафедра автоматики и электротехники Расчет силовой сети промышленного объекта Методические указания к выполнению расчетно-графических и контрольных работ по электротехнике для студентов всех форм обучения 2005 ![]() УДК 621.3 Методические указания к выполнению расчетно-графических и контрольных работ по электротехнике для студентов всех форм обучения. Каз.архитектурно-строительная академия: Сост.: Г.И.Захватов, Л.Я.Егоров, В.С.Камалетдинов, Ю.В.Никитин. Казань, 2005г.- 29 c. Методические указания включают в себя рабочую программу, задания, указания по их выполнению, примеры расчета. Методические указания предназначены для студентов всех форм обучения. Табл. 10, Ил. 3, Библиограф. 3. Рецензент: ктн., доцент кафедры ТПН КГТУ Поликарпов П.А. Казанская государственная архитектурно-строительная академия, 2005 г. ВВЕДЕНИЕ При выполнении данной работы студент должен знать: - области применения электропривода и его основные элементы; - аппараты управления электроприводом; - графическое обозначение двигателей и элементов устройств управления; - основные аппараты защиты электротехнических устройств, - иметь основные понятия по расчёту электрических сетей; Для студентов заочного обучения вариант задания определяется двумя последними цифрами шифра – номера зачетной книжки. Если две последние цифры более 50, то для определения номера варианта необходимо вычесть 50. В задании требуется спроектировать и рассчитать силовую сеть с аппаратурой управления и защиты для указанных на плане производственного помещения электродвигателей, используемых в качестве электропривода технологического оборудования. Правильный расчёт силовой сети должен обеспечивать экономную, производительную и надёжную работу технологического оборудования с использованием электропривода. 1. Выбор электродвигателей. Электроприводом называется часть машинного устройства, состоящая из электродвигателя, передаточного механизма к рабочей машине и аппаратуры управления. Основным элементом электропривода является электродвигатель. Выбор электродвигателя производится по напряжению, роду тока, рабочим характеристикам, условиям среды, мощности и скорости вращения. В данной работе в качестве электродвигателей рассматриваются: - трёхфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, которые являются основными для нерегулируемого электропривода мощностью до 100 кВт, как самые простые, дешёвые и надёжные в эксплуатации; - трёхфазные асинхронные двигатели с фазным ротором, которые следует применять в том случае, когда асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором не могут быть применены по условиям режима работы электропривода. Их используют в случае, когда требуется плавный разгон с тяжёлыми условиями пуска, а также в случае работы двигателя в повторно-кратковременном режиме с большим числом пусков в час (подъёмные машины); - электродвигатели постоянного тока, обеспечивающие в электроприводах плавное регулирование оборотов рабочей машины в широких пределах. Приведённые в качестве электропривода рабочих машин трёхфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором серии 4А предназначены для работы в различных условиях окружающей среды. Для данной серии предусмотрены различные модификации: двигатели с повышенным пусковым моментом, с повышенным скольжением, многоступенчатые. 3 Крановые асинхронные двигатели серии MTKF (с короткозамкнутым ротором) и MTF (с фазным ротором) предназначены для привода крановых механизмов общепромышленного назначения, а также других агрегатов, работа которых характеризуется кратковременными и повторно-кратковременными режимами работы и большими кратностями нагрузок. Двигатели постоянного тока серии Д предназначены для работы в электроприводах крановых, экскаваторных и других механизмов в условиях повышенной влажности, запылённости и вибраций. 2. Выбор двигателя по мощности Промышленностью выпускаются двигатели, рассчитанные на три номинальных режима: продолжительный, кратковременный и повторно-кратковременный. Под номинальной мощностью, указываемой в паспорте электродвигателя, следует понимать полезную механическую мощность, которую электродвигатель может отдавать на валу в течение времени, соответствующего его номинальному режиму. Выбор номинальной мощности двигателей производится по условиям нагрева с учётом режима эксплуатации рабочих машин. Номинальные мощности электродвигателей для механизмов длительной работы с постоянной нагрузкой при температуре воздуха не выше +35°C должны выбираться по статической нагрузке на валу механизма: Pн ≥ Pр.м , (1) где Pн – номинальная мощность двигателя; Pр.м – номинальная мощность рабочей машины на валу двигателя. 2.1 Выбор номинальной скорости электродвигателя Трёхфазные асинхронные двигатели изготавливаются соответственно синхронным скоростям: 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 об/мин. Рекомендуется номинальные обороты двигателей принимать равными или незначительно отличающимися от номинальных оборотов рабочей машины. В этом случае двигатель непосредственно сочленяется с рабочей машиной. В остальных случаях электродвигатель сочленяется с рабочей машиной с помощью редуктора, что ведёт к повышению стоимости электропривода и уменьшению его к.п.д. 4 3. Расчёт силовой сети Расчёт силовой сети начинается с выбора схемы электроснабжения. Для цеховых сетей применяются радиальные и магистральные схемы электроснабжения. Для крупных объектов возможно использование комбинированных схем. При радиальной схеме электроснабжения приёмники электроэнергии (электродвигатели) соединяются независимо друг от друга с источниками электропитания (силовые распределительные пункты, шкафы электропитания и др.). При этом электродвигатель соединяется с источником питания отдельным кабелем. Достоинством такой схемы является высокая надёжность. При магистральной схеме электроснабжения однотипные электроприёмники подключаются к общей линии (шине, шиносборке). Это обеспечивает простоту и экономичность подключения, но связано с меньшей надёжностью и взаимозависимостью работы энергоприёмников. В данной работе подключение электроприёмников осуществляется по магистральной схеме с помощью трёх- или четырёхжильных кабелей для асинхронных двигателей и двухжильных кабелей для двигателей постоянного тока. Прокладка кабелей осуществляется под землёй в газовых трубах или подвеской вдоль стен и опор. В данной работе прокладка кабелей к типовому электроприводу осуществляется от источников электроснабжения вдоль стен. При этом кабель протягивается вдоль стены, а затем – перпендикулярно к ней до двигателя. Этим облегчаются ремонт оборудования, замена кабеля и другие работы на производственной площади. Двигатели группируются по типу или по характеру работы. Питание каждой группы осуществляется от отдельного силового распределительного устройства (шкаф электропитания). В данной работе используются 3 таких устройства, подключённые в свою очередь к обмотке низкого напряжения, питающего трансформатора. Питающее напряжение объекта – 380/220 В. Подвод энергии к силовым распределительным устройствам осуществляется с помощью трёх- или четырёхжильных кабелей, называемых линиями питания. Линия питания всего объекта часто называется вводом. Все кабели на схемах изображаются в однолинейном исполнении. Выбор кабелей осуществляется по нагреву и условиям прокладки. Основными расчётными характеристиками для двигателей с постоянной нагрузкой являются номинальная мощность и номинальный ток: а) для одиночного электродвигателя – РН, (кВт) б) для группы из n однотипных двигателей, подключенных к одному СУ: РН.ГР. = КС ∙ (РН1 +РН2 +…+ РНn), (кВт) (2) где КС - коэффициент спроса, (принимается равным 0,9): 5 4. Выбор сечения кабеля Выбор производится по номинальному току ( IН ) двигателя. В данной работе расчёт IН производится отдельно для асинхронных двигателей и двигателей постоянного тока. Расчёт производится по формулам: ![]() ![]() РН при расчетах берётся в Вт. Расчётные данные берутся из приложения 3. Выбор сечения кабеля производится по Приложению 6. Для асинхронных двигателей выбираются трехжильные кабели с алюминиевыми жилами, для крановых двигателей и двигателей постоянного тока используются кабели с медными жилами. Выбранное сечение кабеля проверяется на допустимое падение напряжения в нем (ε), которое не должно превышать 5%. Падение напряжения ε рассчитывается отдельно для каждого двигателя по формуле: ![]() РН ∙ℓ - момент нагрузки (РН берётся в Вт) ℓ – длина кабеля в метрах от силового распределительного пункта до рассчитываемого двигателя UН - номинальное напряжение двигателя, В (прил. 3); S - сечение жилы кабеля (провода), мм² ; ![]() ![]() ![]() В том случае, если ε > 5% , сечение жилы кабеля берётся большим (следующем по номиналу) и расчёт повторяется. Тип и марка кабеля определяется по приложению 5. Для линий сечение кабеля подбирается по номинальному току линии ( IЛ ) (прил. 3 и 5). 5. Выбор пускозащитной аппаратуры Для пуска двигателей чаще всего используются магнитные пускатели. Пускатель обеспечивает управление пуском и отключением двигателя и одновременно защищает двигатель от перегрузок и от понижения напряжения. Выбор пускателя для двигателей осуществляется по номинальному току и напряжению (прил. 9). Для защиты электродвигателей и электрических сетей от токов короткого замыкания используются предохранители с плавкими вставками или автоматы защиты, устанавливаемые на распределительных пунктах и в силовых шкафах. Номинальные токи защитных аппаратов должны быть минимальными, но не меньше расчётных, обеспечивая избирательность действия. 6 Величина номинального тока плавкой вставки Iвс предохранителя при подключении одиночного электродвигателя должна удовлетворять условию: ![]() ![]() ![]() При этом пусковой ток двигателя IПУСК определяется по формуле: IПУСК = ki ·IH, где ki - кратность пуска. Для двигателей постоянного тока и крановых двигателей с фазным ротором IПУСК принимать равным IН . Для защиты от токов короткого замыкания на линиях к группам электродвигателей и на линиях ввода, предохранители выбираются, исходя из расчётного тока линии – IЛ (формулы 8 или 9). Для этого предварительно определяется мощность линии ![]() ![]() где ![]() ![]() ![]() Коэффициент мощности линии cos φл определяется по формуле: ![]() Выбор предохранителей осуществляется по приложению 4, при этом берётся ближайшее (большее) стандартное значение плавкой вставки. Для защиты линий от токов перегрузки используются автоматические выключатели с комбинированными (электромагнитными и тепловыми) расцепителями. Выбор автоматических выключателей осуществляется по приложению 7. В основу выбора берётся номинальный ток расцепителя IН.Р ≥ IЛ При этом должно быть учтено также номинальное напряжение сети - UH. 7 6. Компенсация реактивной мощности в линиях нагрузки. Использование асинхронных двигателей приводит к понижению коэффициента мощности цепи – cosφ. Рациональное значение этого коэффициента должно быть ≥ 0,95. ![]() ![]() ![]() где РЛИН - мощность линии (формула 7); ![]() Мощность компенсатора при рациональном значении коэффициента мощности линии cos φрац = 0,95 определяется как: ![]() Количество и тип статических конденсаторов выбирается по приложению 10 и определяется по формуле: ![]() где ![]() (количество конденсаторов округлить в большую сторону). 7. Принципиальная электрическая схема объекта На принципиальной электрической схеме производственного объекта кроме линии самой электрической цепи обозначены и её элементы, такие как предохранители, автоматические выключатели, выключатели нагрузок (прил. 8), двигатели (прил. 1), а также источники электропитания, силовые распредели-тельные устройства (РСУ), выпрямители. На линиях питания можно использовать различные варианты защиты электродвигателей: плавкие предохранители (FU) и магнитные пускатели с тепловым реле (КК), плавкие предохранители и автоматические выключатели (QF), имеющим тепловую защиту (>Tо) или автоматические выключатели типа QF>IT°, с защитой от короткого замыкания и от перегрузки (тепловая защита). Магнитные пускатели могут применяться (на схеме показаны их силовые контакты КМ) с тепловым реле или без него. |
![]() | Методические указания к выполнению контрольных, курсовых работ Базы данных : методические указания и задания к выполнению курсовой работы для студентов специальности «Прикладная информатика (в... | ![]() | Методические указания к выполнению контрольных, курсовых работ Интеллектуальные информационные системы: тематика и методические указания к выполнению контрольных, курсовых работ для студентов... |
![]() | Методические указания к выполнению контрольных, курсовых работ Базы данных и знаний: тематика и методические указания к выполнению контрольных, курсовых работ для студентов специальности «Математические... | ![]() | Методические указания к выполнению расчетно-графических работ (ргр) по строительной механике для студентов направления «строительство» Методические указания предназначены для закрепления теоретических знаний и развития практических навыков начального уровня обучения... |
![]() | Методические указания по выполнению курсовых работ для студентов всех форм обучения, специальностей и направлений подготовки уфа-2011 Информатика: Методические указания по выполнению курсовых работ для студентов всех форм обучения, специальностей и направлений полготовки... | ![]() | Методические указания к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине: «Гражданская оборона» Методические указания к выполнению расчетно-графической работы по дисциплине: «Гражданская оборона» (для студентов всех специальностей... |
![]() | Методические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения ... | ![]() | Методические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения ... |
![]() | Методические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения Методические указания по выполнению контрольных работ составлены на основании рабочей программы дисциплины «Менеджмент» | ![]() | Методические указания по выполнению контрольных работ для студентов заочной формы обучения Методические указания по выполнению контрольных работ составлены на основании рабочей программы дисциплины «Менеджмент» |