Проектирование и расчет элементов системы электроснабжения цеха пищевого предприятия

Тип работы:
Курсовая
Предмет:
Физика


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Федеральное агентство по образованию

Московский государственный университет технологий и управления

Курсовая работа

по предмету: «Электротехника и электроника»

на тему: «Проектирование и расчет элементов системы электроснабжения цеха пищевого предприятия»

Выполнил студент III курса

Мамедов Р. А

Преподаватель: Макеева О. В

Москва 2009 год

ЗАДАНИЕ

ТРЕБУЕТСЯ: Спроектировать и рассчитать основные элементы системы электроснабжения цеха пищевого предприятия. Для этого необходимо:

1. Рассчитать токи в цепях питания каждого электродвигателя, суммарные токи и сечения проводов кабелей, от двигателей к распределительным пунктам, и от распределительных пунктов (РП1 и РП2) к трансформаторной подстанции.

2. Вычертить на листе А4 план цеха и разместить на нем указанные в задании электродвигатели, трансформатор, два распределительных пункта и кабели, идущие к электродвигателям и от трансформатора к РП.

3. Рассчитать общее освещение цеха. Выбрать тип светильников для общего освещения рабочих мест. Вычертить на листе А4 схему размещения и подключения светильников к распределительным пунктам.

4. Рассчитать суммарную мощность электроэнергии, потребляемой цехом и выбрать тип трансформатора.

5. Рассчитать мощность батареи конденсаторов, обеспечивающих заданную величину коэффициента мощности.

6. Вычертить на листе размером А4 электрическую схему трансформаторной подстанции и распределительных пунктов.

7. Подключить на схеме подстанции необходимые измерительные приборы

8. Определить годовой расход и рассчитать стоимость электроэнергии, потребляемой цехом.

Исходные данные

Площадь цеха, s:

1500 кв. м.

Типы электродвигателей:

Номинальное напряжение трехфазной силовой сети:

Uном =З80В

Трансформаторная подстанция:

Двухкамерная

Условия окружающей среды:

Нормальные

Число рабочих часов в году:

2000 часов.

Номера двигателей,

установленных в цеху:

3,7,10,20,29,30,31,36,38,40,

41,45,62,67

Коэффициент спроса для электродвигателей:

Кспр. дв =0,95

Коэффициент спроса освещения:

Кспр. осв. =1

Коэффициент мощности после компенсации:

Соs ?э =0,97

Тарифы стоимости электроэнергии:

Nо=300 руб. /кВт,

Nд=1 руб. /кВт*ч

Введение

Передача, распределение и потребление электроэнергии на промышленных предприятиях должны производиться с высокой экономичностью, надежностью и требуемым качеством электроэнергии.

В цеховых электрических сетях используется огромное количество проводникового материала и электрической аппаратуры, поэтому выбор схемы питания определяет не только качество и особенности работы электрооборудования, но и технико-экономические показатели всей системы электроснабжения.

Схема электроснабжения не должна быть многоступенчатой и содержать недогруженное оборудование, должен быть использован наиболее простой способ прокладки сети.

Распределительные устройства, как правило располагают вблизи центров нагрузки. Питающие сети должны иметь по возможности, минимальную длину. Каждый участок или отделение цеха питаются от своих распределительных устройств, исключаяпо возможности подключения потребителей устройств или отделений цеха.

В установках с параллельными технологическими потоками рекомендуется схему распределения электроэнергии строить так чтобы аварийное отключение приводило к отключению механизмов относящихся только к одному технологическому потоку.

Понижение напряжения осуществляется с помощью трансформаторной подстанции (ТП). ТП на пищевых предприятиях, имеющих взрывоопасные зоны (элеваторы, мукомольные заводы и др.) должны располагаться в отдельных помещениях, которые могут быть встроенными/пристроенными к основным.

Цель данной курсовой работы — спроектировать и рассчитать основные элементы системы электроснабжения цеха пищевого предприятия.

Для достижения поставленной цели, необходимо выполнить следующие задачи:

1. Рассчитать токи в цепях питания каждого электродвигателя, суммарные токи и сечения проводов кабелей, от двигателей к распределительным пунктам, и от распределительных пунктов (РП1 и РП2) к трансформаторной подстанции.

2. Вычертить на листе А4 план цеха и разместить на нем указанные в задании электродвигатели, трансформатор, два распределительных пункта и кабели, идущие к электродвигателям и от трансформатора к РП.

3. Рассчитать общее освещение цеха. Выбрать тип светильников для общего освещения рабочих мест. Вычертить на листе А4 схему размещения и подключения светильников к распределительным пунктам.

4. Рассчитать суммарную мощность электроэнергии, потребляемой цехом и выбрать тип трансформатора.

5. Рассчитать мощность батареи конденсаторов, обеспечивающих заданную величину коэффициента мощности.

6. Вычертить на листе размером А4 электрическую схему трансформаторной подстанции и распределительных пунктов.

7. Подключить на схеме подстанции необходимые измерительные приборы

8. Определить годовой расход и рассчитать стоимость электроэнергии, потребляемой цехом.

Глава 1. Проектирование элементов системы электроснабжения цеха

1.1 Электроснабжение

Системы электроснабжения современных производственных предприятий должны быть экономичными, надежными, безопасными и удобными в эксплуатации. Должно быть обеспечено надлежащее качество электроэнергии (предельно допустимые значения коэффициента мощности, реактивной мощности (мощности потерь), отклонения переменного напряжения от синусоиды и т. п., которые устанавливаются в соответствии с требованиями энергосистемы). Также система должна быть гибкой, дающей возможность дальнейшего развития без существенного переустройства основных вариантов электросетей на период строительства и эксплуатации. При проектировании электроснабжения важно учесть условия окружающей среды. Должно быть обеспечено минимум сетевых звеньев и ступеней промежуточной трансформации, снижение первоначальных затрат и уменьшение потерь электроэнергии с одновременным повышением надежности и безопасности.

Система электроснабжения в целом выполняется таким образом, чтобы в условиях послеаварийного режима соответствующих переключений и пересоединений она была бы способна, как правило, обеспечить питание нагрузки предприятия (с установленными ограничениями) с учетом использования всех дополнительных источников и возможностей резервирования (перемычки, связи на вторичном напряжении, аварийные источники и т. п.). При этом возможны кратковременные перерывы электроприемниковII категории на время упомянутых переключений и пересоединений, и перерывы питания электроприемниковIII категории на время не более суток.

При решении вопросов резервирования учитывается перегрузочная способность электрооборудования, величина предшествующей нагрузки на другие факторы. Для этой цели коммутационные аппараты выбираются на такие номинальные токи, которые не ограничивают использование перегрузочной способности трансформаторов, кабелей и т. п. Учитывается также степень резервирования в технологической части (резервные насосы, компрессоры с отдельным питанием, а также резервные емкости: бункера, баки, склады сырья и полуфабрикатов и т. п.).

При определении объема резервирования и пропускной способности всей системы электроснабжения в целом нельзя допускать завышения количества электрооборудования и кабелей, и их номинальных токов, сечения и т. п.

Для оптимального решения системы электроснабжения производится технико-экономическое сравнение нескольких вариантов и выбирается наиболее экономичный из них (сравниваются варианты примерно равноценные по надежности и бесперебойности электроснабжения). Все технико-экономические показатели определяются применительно к одинаковому уровню цен и одинаковой достижимости принятых уровней развития техники.

1.2 Принципы построения электрической схемы

Требования, предъявленные к схемам электроснабжения, весьма многообразны. Они зависят от величины предприятия и потребляемой мощности. На схемы электроснабжения влияют специфические факторы свойственные отдельным промышленным предприятиям в частности наличие зон с агрессивной средой, особых групп электроприемников, требующих повышения надежности питания и др. Эти факторы предъявляют дополнительные требования к системам электроснабжения. На схему электроснабжения оказывают влияние особенности работы отдельных производств, в частности их наиболее ответственных агрегатов, нормальное функционирование которых обеспечивает бесперебойность технологических процессов. Недоучет этих факторов вследствие плохого знания технологии может привести к недостаточному резервированию и к неоправданным затратам на излишнее резервирование.

Система электроснабжения наиболее рациональна и надежна, когда источники высшего напряжения максимально приближены к потребителям, а прием электроэнергии рассредоточивается по нескольким пунктам, благодаря чему сводится к минимуму число сетевых звеньев и ступеней промежуточной трансформации.

Схема электроснабжения строится таким образом, чтобы все ее элементы постоянно находились под нагрузкой («холодный» резерв, т. е. отключенный при нормальном режиме, применяется в исключительных случаях и почти всегда отсутствует). Такое решение наиболее экономично и надежно. Резервирование предусматривается в самой схеме электроснабжения путем перераспределения отключенных нагрузок между оставшимися в работе частями сети с использованием перегрузочной способности электрооборудования и отключением в отдельных случаях неответственных потребителей. Восстановление питания производится автоматически.

Для питания цеховых потребителей, в основном, применяют систему трехфазного переменного тока напряжением 380 В с глухозаземленной нейтралью цехового трансформатора.

На выбор схемы распределения электроэнергии и ее конструктивное исполнение оказывают влияние следующие факторы: требования к бесперебойности питания, размещение технологического оборудования по площади цеха, условия среды в цехе, размещение трансформаторных подстанций.

Схема электроснабжения должна быть надежна и безопасна, удобна в эксплуатации и экономична, т. е. соответствовать минимуму затрат на ее сооружение.

Схема электроснабжения не должна быть многоступенчатой и содержать недогруженное оборудование, должен быть использован наиболее простой способ прокладки сети. Распределительные устройства, как правило, размещают вблизи центров нагрузок. Питающие сети должны, по возможности, иметь минимальную длину. Каждый участок или отделение цеха питаются от своих распределительных устройств, исключая, по возможности, подключение других отделений или участков цеха.

В установках с параллельными технологическими потоками рекомендуется строить схему распределения так, чтобы аварийное отключение или отключение для ревизии или ремонта одного из элементов (трансформатора, двигателя, распределительного пункта и т. п.) приводило к отключению механизмов, относящихся только к одному технологическому потоку.

В схемах электроснабжения применяют электрооборудование со степенью защиты, соответствующей характеру среды в помещении.

В цеховых сетях различают питающую и распределительную сети. Линии цеховой сети, отходящие от трансформаторной подстанции или вводного устройства, образуют питающую сеть, а линии, подводящие энергию от шинопроводов или распределительных пунктов, непосредственно к электроприемникам — распределительную сеть.

Внутризаводское распределение электроэнергии выполняется по магистральной, радиальной или смешанной схеме в зависимости от территориального размещения нагрузок, их величины, требуемой степени надежности питания. При прочих равных условиях применяются магистральные схемы, как наиболее экономичные. При магистральной схеме питание от подстанций к отдельным узлам нагрузки и мощным приемникам осуществляется по отдельной линии.

Важным является обеспечение питания осветительных и силовых нагрузок в ночной период, в выходные и праздничные по возможности без больших затрат на дополнительные сетевые устройства. Наиболее удачно решается эта задача при однотрансформаторных цеховых подстанциях, которые для взаимного резервирования подстанций обычно связываются между собой перемычками низкого напряжения, рассчитанными на мощность 15 — 30% мощности трансформатора. Это дает возможность отключать часть трансформаторов в период малых нагрузок, что обеспечивает получение экономического эффекта за счет снижения потерь электроэнергии и повышения коэффициента мощности.

Схемы распределения электроэнергии внутри предприятия имеют ступенчатое построение. В большинстве случаев применяются две-три ступени, так как многоступенчатые схемы усложняют коммутацию и защиту. На небольших предприятиях применяются одноступенчатые схемы распределения электроэнергии с применением второй ступени лишь для удаленных от приемного пункта потребителей.

Схема распределения электроэнергии взаимосвязана с технологической схемой объекта:

1) Питание электроприемников разных параллельных технологических потоков предусматривается от разных подстанций, РП или магистралей или от различных секций шин одной подстанции или РП, для того, чтобы при аварии не остановились оба технологических потока;

2) В пределах одного потока все взаимосвязанные технологические агрегаты присоединяются к одному источнику (подстанции, РП, секции и т. д.), чтобы при прекращении питания потока все входящие в его состав электроприемники были обесточены;

3) Вспомогательные цепи выполняются так, чтобы их питание не нарушалось при любых переключениях питания силовых цепей параллельных технологических потоков во избежание ложных отключений и останова производства.

При магистральных схемах электроэнергия подается от основного энергетического узла или центра питания предприятия непосредственно к цеховым распределительным и трансформаторным подстанциям. Уменьшается число звеньев распределения и коммутации электроэнергии. В этом заключается основное и очень существенное преимущество этих схем. Магистральные схемы целесообразны при распределенных нагрузках, при расположении подстанций на территории проектируемого объекта, благоприятствующем возможно более прямому прохождению магистралей от источника питания до потребителей энергии без обратных потоков и энергии длинных обходов. Они наиболее удобны при резервировании цеховых подстанций от другого источника в случае выхода из работы основного питающего пункта. Магистральные сети выполняют шинопроводами или кабелями. Магистральные схемы, выполненные шинопроводами, относят к высоконадежной системе электроснабжения. Их применяют для питания потребителей любой категории надежности.

Радиальные схемы распределения электроэнергии применяются главным образом в тех случаях, когда нагрузки расположены в различных направлениях от центра питания. Они могут быть двухступенчатыми и одноступенчатыми. Одноступенчатые схемы применяются на малых предприятиях, а двухступенчатые — на больших.

При радиальной схеме питание одного достаточно мощного потребителя или группы потребителей осуществляют от трансформаторной подстанции или вводного устройства по отдельной питающей линии.

Радиальные схемы выполняют одноступенчатыми, когда питание подается непосредственно от трансформаторной подстанции и двухступенчатыми, когда питание подается от промежуточного распределительного пункта.

Радиальные схемы применяют для питания сосредоточенных нагрузок большой мощности, при неравномерном размещении приемников в цехе или на отдельных его участках, а также для питания приемников во взрывоопасных, пожароопасных и пыльных помещениях, где невозможно применение магистральных схем. Их выполняют кабелями или проводами, прокладываемыми открыть, в трубах, в специальных каналах.

К достоинствам радиальных схем относятся: высокая надежность и удобство автоматизации, поэтому они рекомендуются для питания приемников I категории.

К недостаткам этих схем относятся: значительный расход проводникового материала, ограниченная гибкость сети при перемещении технологического оборудования, необходимость в дополнительных площадях при размещении силовых распределительных пунктов.

1.3 Осветительные сети

Питание электрического освещения, как правило, производится от общих для силовых и осветительных нагрузок трансформаторов напряжением 380/220 В самостоятельными линиями.

Если в цехе имеются нагрузки, ухудшающие показатели качества электрической энергии, то питание таких нагрузок и освещения осуществляют от разных трансформаторов.

В зависимости от мощности осветительной нагрузки, размеров и конфигурации осветительной сети, питающую линию подводят непосредственно к групповому щитку или магистральному пункту.

Возможен также вариант, когда от магистрального пункта отходят как групповые линии к светильникам, так и линии к групповым щиткам или осветительным шинопроводам.

В качестве осветительных магистральных и групповых щитков применяют распределительные пункты серии ПР8513 с трехполюсными автоматическими выключателями и ПОР8513 с однополюсными автоматическими выключателями.

В больших производственных зданиях питающую осветительную сеть с использованием распределительных шинопроводов типа ШРА. В этом случае вместо групповых щитков к шинопроводу подключают группы светильников через отдельные аппараты защиты и управления.

Групповая сеть предназначена для непосредственного подключения светильников внутреннего освещения и штепсельных розеток. Групповые сети также выполняют осветительными шинопроводами двухпроводными (фаза — нуль) ШОС2 — 25, ШОС80 и четырехпроводными (три фазы — нуль) ШОС4 — 25, если их нагрузка не менее 50% от номинального тока шинопровода. Шинопроводы используют в помещениях любого назначения с нормальной средой, кроме особо сырых, при расположении светильников рядами.

В осветительных установках рабочего освещения применяют: лампы накаливания, люминесцентные лампы ЛБ и ртутнокварцевые лампы типа ЛДР. Лампы накаливания используются в основном в светильниках местного освещения. Их преимущества — меньшая усталость глаз при длительной работе при искусственном освещении, компактность, простота включения, устойчивая работоспособность. Люминесцентные лампы имеют большую световую отдачу и срок службы и наиболее широко используются для освещения производственных помещений. Располагать люминесцентные лампы рекомендуется рядами, параллельно длинной стороне помещения или стене с окнами. Лампы ЛДР рекомендуется применять для общего освещения производственных помещений высотой 6 м и более в тех случаях, когда по характеру работы не требуется точное различение цветов и оттенков, для освещения основных проходов и проездов с интенсивным движением транспорта и людей на территориях предприятий; а также для освещения участков открытых территорий, требующих повышенной освещенности.

трансформатор светильник батарея конденсатор

Глава 2. Расчет основных элементов системы электроснабжения цеха пищевого предприятия

2.1 Размещение распределительных пунктов и трансформатора на плане цеха

Предприятия обычно подключены к высоковольтной сети с напряжением 10кВ или 6кВ. Понижение напряжения осуществляется с помощью понизительной трансформаторной подстанции (ТП). Трансформаторные подстанции на пищевых предприятиях, имеющих взрывоопасные зоны (элеваторы, мукомольные заводы и др.) должны располагаться в отдельных помещениях, которые могут быть встроенными или пристроенными к помещению с взрывоопасной зоной.

В цеховых электрических сетях ГОСТ предусматривает напряжение 660 В, 380 В, 220 В. Основными напряжениями для силовой сети являются 660 В и 380 В. Напряжение 220 В рекомендуется в основном для осветительных приборов. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных для стационарного местного освещения и переносного инструмента применяются напряжения 36 В и 24 В. Напряжение 12 В используется для питания электрооборудования и освещения в условиях повышенной влажности.

Распределительные пункты необходимо нагружать как можно более симметрично. Потому важно учитывать мощности двигателей подключенных к каждому из них. Двигатели нужно подключать к шине, используя наименее короткий путь, чтобы сэкономить на проводах. В данном случае используются два распределительных пункта, откоторых идут две магистральные линии (шины), подводящие электрический ток к каждому двигателю. Оба распределительных пункта имеют один и тот же энергетический центр: трехфазный трансформатор, работающий на весь цех.

2.2 Расчёт номинальных токов электродвигателей

Для каждого электродвигателя цеха найдём величину номинального тока Iн по исходным данным:

,

где Pном. i — мощность i-ого электродвигателя [ Вт],

Uном — линейное напряжение в сети [В],

Cos?i — коэффициент мощности i-ого электродвигателя ,

?i — коэффициент полезного действия i-ого электродвигателя.

Рассчитаем величину пускового тока, для каждого электродвигателя установленного в цехе. Пусковой ток Iпуск для каждого двигателя определяется из заданного в исходных данных соотношения Iпуск/Iном.

Найдём максимальный ток в плавкой ставке Iпр каждого электродвигателя, установленного в цехе (см. исходные данные). Он выбирается из условия:

,

где Iп — пусковой ток электродвигателя.

Найдём величину суммарных токов, потребляемых от цехового трансформатора каждым распределительным пунктом:

,

где: Кспр — коэффициент спроса;

— сумма номинальных токов всех электродвигателей, питаемых от данного распределительного пункта.

Сведем данные в таблицу расчетов номинальных токов электродвигателей (табл. 1). Таблица была разбита на две части: двигатели, подключенные к цепи распределительного пункта 1 и двигатели к распределительному пункту 2.

Таблица расчета номинальных токов электродвигателей Таблица № 1

№ двигателя

Pном.

КПД

Cos

Iном.

Iпуск. I ном.

Iпуск.

Iпред.

Iном. вставки

Сечение жилы провода

Рном. *Cos

Вт

А

А

А

А

мм2

Вт

3

5500

0,875

0,91

10,495

7,5

78,710

31,484

40

2,5

5005

7

5500

0,875

0,91

10,495

7,5

78,710

31,484

80

4,0

5005

10

11 000

0,88

0,9

21,102

7,5

158,265

63,306

40

2,5

9900

20

22 000

0,89

0,9

41,730

7,5

312,973

125,189

40

2,5

19 800

29

4000

0,865

0,89

7,894

7,5

59,207

23,683

30

2,5

3560

30

22 000

0,89

0,9

41,730

7,5

312,973

125,189

40

2,5

19 800

31

4000

0,865

0,89

7,894

7,5

59,207

23,683

30

2,5

3560

Всего РП1

74 000

98,938

50,0

66 630

36

15 000

0,875

0,9

28,940

7,5

217,049

86,820

100

6,0

13 125

38

15 000

0,875

0,9

28,940

7,5

217,049

86,820

120

10,0

13 125

40

15 000

0,875

0,9

28,940

7,5

217,049

86,820

80

4,0

13 125

41

15 000

0,875

0,9

28,940

7,5

217,049

86,820

50

2,5

13 125

45

15 000

0,875

0,9

28,940

7,5

217,049

86,820

100

10,0

13 125

62

18 500

0,885

0,92

34,522

7,5

258,915

103,566

80

6,5

16 372,5

67

7500

0,875

0,88

14,799

7,5

110,991

44,396

30

5

6562,5

Всего РП2

101 000

125,455

81 997,5

ВСЕГО

175 000

224,392

148 627,5

2.3 Расчёт общего освещения цеха

В производственных, вспомогательных и других помещениях предприятий помимо естественного, используется искусственное освещение.

Искусственное освещение может быть рабочим и аварийным. Рабочее освещение необходимо во всех помещениях, а также на территории предприятия. Аварийное освещение используется при внезапном отключении рабочего освещения (при аварии).

Рабочее освещение на предприятиях пищевой промышленности выполняется, как правило, в виде общего освещения с равномерным симметричным распределением светильников под потолком. В отдельных случаях для повышения освещенности на рабочем месте, выполняют комбинированное освещение, т. е. дополнительно к общему устраивают местное освещение на рабочих местах.

Сеть общего освещения в большинстве случаев питается напряжением 220 В, Для обеспечения ремонтных работ предусматривают сеть ремонтного освещения производственных цехов, которую питают через специальные понижающие трансформаторы напряжением 12 В, 24 В или 36 В. В помещениях с повышенной влажностью и с большими массами металла используется напряжение 12 В.

Кроме рабочего и ремонтного освещения, в производственных помещениях предусматривается аварийное освещение, которое должно обеспечить надлежащую освещенность проходов для эвакуации людей из цеха при пожарах, авариях и других особых случаях, если рабочее освещение почему-либо отключилось. Мощности светильников аварийного освещения составляют примерно 10% от мощности светильников рабочего освещения. Их включают в самостоятельную сеть аварийного освещения.

В осветительных установках внутреннего и наружного рабочего освещения применяют: лампы накаливания, люминесцентные лампы ЛБ и ртутно-кварцевые лампы типа ДРЛ. Лампы накаливания используются в основном в светильниках местного освещения. Их преимущества меньшая усталость глаз при длительной работе при искусственном освещении, компактность, простота включения, устойчивая работоспособность.

Люминесцентные лампы типа ЛБ имеют большую световую отдачу и срок службы по сравнению с лампами накаливания и наиболее широко используются для освещения производственных помещений. Располагать люминесцентные лампы рекомендуется рядами, параллельно длинной стороне помещения или стене с окнами.

Найдём мощность, требующуюся для общего освещения рабочих мест. Установленная мощность, требующаяся для общего рабочего освещения цеха Pуст, определяется по формуле:

,

где Руд — удельная мощность (для цехов пищевых предприятий ?10Вт/м2), S — площадь цеха в метрах квадратных.

Вычислим установленную мощность, требующуюся для общего рабочего освещения цеха:

10 ·1500=15 000Вт

Используя данные о размещение производственного оборудования в помещении цеха, следует разместить светильники общего рабочего освещения, определить их числоК и тип.

Из исходных данных определяем тип светильников, количество ламп, а так же мощность лампы.

Итак, выбираем светильник типа ЛДР — 2, Рс=80 Вт, который предназначен для подключения 2 ламп мощностью 80Вт каждая. Был выбран именно этот светильник по причине того, что при меньшей мощности ламп потребуется больше светильников, в следствии чего затрудняет их установку, требует дополнительных электрических линий и дополнительных экономических и трудозатрат. Поэтому, располагая светильниками мощностью в 80 Вт, применение их для освещения пространства цеха будет более оптимально.

Вычислим количество светильников, необходимых для освещения помещения цеха по формуле:

,

где Рc — мощность одного светильника (взято из исходных данных таблица 2).

К = 1500/80 = 188 штук ламп. Если учесть, что в светильнике 2 лампы, то: 188/2=94 светильника.

Затем найдём потребную мощность ламп светильников общего рабочего освещения Pпотр. осв по формуле:

Рпотр. осв=Руст. осв • Кспр. осв,

где Кспр. осв — коэффициент спроса освещения (у нас, равен 1).

Рпотр. осв= 1500*1 = 1500 Вт.

Найдём потребную реактивную мощность на общее рабочее освещение Qпотр. осв. по формуле:

Qпотр. осв. =Рпотр. осв. · tg? осв=Рпотр. осв. · 0,33.

Для люминесцентных ламп реактивная мощность потребляется дросселями светильников. Приближенно считаем, что cos? осв=0,95 (т.е. tg? осв= 0,33).

Вычислим потребную реактивную мощность на общее рабочее освещение:

Qпотр. осв. =1500*0,33=4950 Вт.

Теперь сведем все данные в таблицу для общей наглядности:

Расчет освещения Таблица № 2.

Величина

Руст. осв.

Рс.

Рпотр. осв

Qпотр. осв

k

Ед. измер.

Вт

Вт

Вт

Вт

Значение

15 000

80

15 000

4950

0. 33

2.4 Расчет мощности трансформаторов

Цеховые подстанции могут быть одно-трансформаторными и двух трансформаторными. Применение подстанций с числом трансформаторов более двух, как правило, экономически нецелесообразно.

Одно-трансформаторные подстанции следует применять для потребителей 2 и 3 категории, в частности при двухсменной работе, когда недовыработка продукции за время перерыва питания может быть восполнена работой в третью смену. При этом необходимо предусматривать складской резерв трансформаторов и резервирование питания наиболее ответственных потребителей.

Двух трансформаторные цеховые подстанции следует применять при значительной мощности нагрузок и для потребителей 1 категории, а также при трехсменной работе электроприемников 2 категории. Кроме того, двух трансформаторные цеховые подстанции могут оказаться целесообразными в следующих случаях:

при неравномерном суточном или годовом графике нагрузок, в частности, при наличии сезонных нагрузок или при одно-двухсменной работе со значительной разницей загрузки смен;

когда мощность трансформаторов лимитируется условиями их транспортировки, высотой помещения и другими соображениями, требующими уменьшения массы или габаритов трансформаторов;

при расширении подстанции, если окажется нецелесообразной замена существующего трансформатора на более мощный.

Найдём мощность трансформатора следующим образом:

а) Определим суммарную установленную мощность всех электродвигателей цеха:

где — номинальная мощность — го электродвигателя;

-число электродвигателей в цехе.

Вычислим суммарную установленную мощностьвсех электродвигателей цеха:

Руст = 5500 + 5500+7500+4000+4000+11 000+15000+15 000+15000+15 000+22000+22 000+

18 500=160000 Вт.

б) Определим активную потребную мощность электродвигателей:

где: — суммарная установленная мощность всех электродвигателей цеха;

— коэффициент спроса.

Вычислим активную потребную мощность электродвигателей:

Рпотр. = 0,95*160 000= 152 000 Вт

в) Определим потребную реактивную мощность всех электродвигателей:

где определяют по значению

Найдём значение:

Вычислим значение:

= 0,9*160 000/160000=0,9

= 0,12

Вычислим потребную реактивную мощность всех электродвигателей:

= 0,12*152 000 = 18 240

г) Найдём потребную мощность силового трансформатора по формуле:

= ,

где: — коэффициент несовпадения максимумов нагрузки, равный? 0,92;

и — суммарные потребные мощности двигателей и освещения.

Вычислим потребную мощность силового трансформатора:

= 143,953 937

По найденной потребной мощности выбираем силовой трансформатор из исходных данных. Исходя из условия, что:

Мощность необходимого нам трансформатора равна 160 кВА.

Сведем все данные в таблицу:

Расчет мощности трансформатора

Выбранный тип трансформатора должен соответствовать требуемой мощности и выходного напряжения. Трансформатор выбирается по необходимым параметрам мощности и выходного напряжения в соответствии со списком этих параметров. Выбран тип трехфазного двухобмоточного трансформатора с масляным охлаждением ТМ-160/0,4. В числителе — номинальная мощность трансформатора (кВт или кВА), в знаменателе напряжение вторичной цепи, цепи цеха, (кВ).

2.5 Расчет батареи конденсаторов для повышения коэффициента мощности

Для компенсации реактивной мощности предприятия электротехнической промышленности выпускают статические конденсаторы и синхронные компенсаторы. Батареи конденсаторов выпускаются на номинальные напряжения 10, 6, 0. 38 кВ в трех- и однофазном исполнении.

Батареи конденсаторов (БК) по сравнению с другими источниками реактивной мощности имеют следующие преимущества:

Малые потери активной мощности (0. 0025… 0. 005 кВт/кВАр);

Простота эксплуатации (нет вращающихся и трущихся частей);

Возможность установки конденсаторов без специальных фундаментов.

Найдём мощность компенсирующих устройств:

Qк=Qпотр. дв — Qэ= Рпотр. дв· (tg?ср. взв — tg? э)

Где Qпотр. дв — расчетная суммарная реактивная потребная мощность двигателей,

Qэ — допустимая реактивная мощность по договору с энергосистемой,

Рпотр. дв. — расчетная суммарная активная потребная мощность двигателей,

Соs?ср. взв — расчетный коэффициент мощности до компенсации,

Соs?э — требующийся коэффициент мощности после компенсации.

В таблице величина Ртреб. — требующаяся величина активной мощности после компенсации, которая определяется путем умножения суммарной мощности электродвигателей (или освещения) на требующийся коэффициент мощности. Соответственно величина Qтреб.- требующаяся величина реактивной мощности (допустимая реактивная мощность по договору с энергосистемой) после компенсации, которая определяется путем умножения суммарной мощности электродвигателей (или освещения) на tg? треб.

Далее приведена таблица расчетов батареи конденсаторов (таблица 4):

Расчет батареи конденсаторов Таблица № 4

Руст.

Рпотр.

Qпотр.

Ртреб.

Qтреб.

Cosср

Cosтреб.

Qк.

tgср. взв

Tgтреб.

Ед. измер.

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Вт

Двигатели

160 000

152 000

18 240

155 200

38 094,79

0,9

0,97

-19 854,8

0,484 322

0,250 624

Освешение

15 000

1800

4950

14 250

451,1225

0,95

4498,877

0,33

0,250 624

2.6 Определение годового расхода электроэнергии

Для определения годового расхода электроэнергии необходимо иметь данные предыдущих расчетов и годовое число часов работы электросилового оборудования и освещения. Данные расчетов сводятся в таблицу.

Годовой расход активной электроэнергии предприятия определяется как произведение активной мощности на время работы оборудования в году (часов работы в году), формула

Wа.= Рпотр. *tгод.

где Wа — активная электроэнергия, потребляемая оборудованием (двигателями, освещением), Рпотр — активная мощность, потребляемая тем же электрооборудованием, tгод. — количество часов работы электрооборудования в году.

Соответственно годовой расход реактивной электрической энергии будет равен произведению реактивной мощности, потребляемой оборудованием, на количество часов работы в году этого оборудования, формула

Wр. = Qпотр. *tгод

где Qпотр. — реактивная мощность, потребляемая оборудованием.

Далее приведена таблица расчетов годового расхода электроэнергии (Таблица № 5):

Таблица годового расхода электроэнергии Таблица № 5

Величины

Установивмощность Руст.

Коэфф. мощности Cos

Коэфф. спроса Кспр.

Потребная мощность

Часов работы в году tгод.

Годовой расход энергии

Активная Рпотр.

Реактивная Qпотр.

Активная Wа.

Реактивная Wр.

Ед. измерения

кВт

кВт

кВт

кВт*ч

кВт*ч

Потребители

Двигатели

160

0,97

0,7

155,200

38,095

2000

310 400,00

76 189,582

Освещение

15

0,95

0,1

14,250

0,451

500

7125,000

225,561

ВСЕГО

175

169,450

38,546

317 525,00

76 415,143

2.7 Расчет годовой стоимости электрической энергии, потребляемой цехом

Для расчета годовой стоимости электроэнергии необходимо знать расход электроэнергии предприятием за год (расчеты приведены выше).

Оплату за электроэнергию, израсходованную цехом, в течении года рассчитывают по формуле:

N = (Рмакс*Nо + Wа?*Nд)* (1-а)

Где N — годовая плата за электpоэнеpгию (pуб),

Pмакс — наибольшая потребляемая получасовая мощность, совпадающая по времени с периодом максимальной нагрузки системы (кВт),

Nд — плата за 1 кВт*ч отпущенной потребителю активной энергии (руб/кВт·ч),

Wa? — количество активной энергии, отпущенной предприятию за год (кВт•ч),

a — скидка к тарифу на электроэнергию за компенсацию реактивной мощности в электроустановках потребителей (в нашем случае, а =0,05).

Значение наибольшей получасовой мощности Рмакс определяется по формуле:

Рмакс=1,5*Рпотр?, (в нашем случае).

Далее приведена таблица расчетов годовой стоимости электрической энергии, потребляемой цехом (Таблица № 6):

Расчет годовой стоимости электроэнергии Таблица № 6.

Величина

Wa.

N0

Nд.

а

Рпотр.

Рмакс.

N

N*k

Ед. измерения

кВт*ч

руб/(кВт*ч)

руб/(кВт*ч)

кВт

кВт

руб

руб

Значение

317 525,000

300

1

0,05

169,450

254,175

374 088,6

383 440,81

Следует обратить внимание на то, что в таблице рассчитано значение оплаты за электроэнергию только в том случае, когда счетчик электрической энергии подключен к первичной обмотке трансформатора. Но такое подключение не всегда является разумным, поскольку трансформаторная подстанция может быть расположена на большом расстоянии от цеха. Поэтому более рационально подключить счетчик электроэнергии в цеху, следовательно, к вторичной обмотке трансформатора. Оплату за электроэнергию в этом случае придется умножить на коэффициент 1,025, и получаем:

374 088,6*1,025=383 440,81 руб.

2.8 Размещение электродвигателей

Схема 1. Размещение электродвигателей

2.9 Чертеж размещения светильников

Схема 2. Размещение светильников

2. 10 Электрическая схема двухкамерной трансформаторной подстанции

Заключение

В данной курсовой работе было необходимо спроектировать и рассчитать основные элементы системы электроснабжения цеха пищевого предприятия.

1. Были рассчитаны токи в цепях питания каждого электродвигателя, суммарные токи и выбраны сечения проводов кабелей (сечения были представлены в исходных данных) от двигателей к распределительным пунктам и от трансформаторной подстанции к распределительным пунктам РП1 и РП2. Данные представлены в Таблице № 1.

2. Были вычерчены схемы расположения и подключения электродвигателей к распределительным пунктам (РП1 и РП2), схема общего освещения цеха и схема трансформатора.

3. Было рассчитано общее освещение цеха, выбран тип светильника (ЛДР-2 80) и их необходимое количество — 94 штуки (с учетом того, что в светильнике 2 лампы по 80 Вт). Данные представлены в Таблице № 2.

4. Была рассчитана и получена суммарная мощность электроэнергии, потребляемой цехом, а также выбран тип трансформатора. Приблизительное потребление электроэнергии составляет 145 кВт. Исходя из условия, что номинальная мощность силовых трансформаторов должна быть больше полученной мощности, то был выбран трехфазный трансформатор двухобмоточного типа ТМ с масляным охлаждением с мощностью 160 кВА. Более подробные данные приведены в Таблице № 3.

5. Была рассчитана мощность батареи конденсаторов, обеспечивающих заданную величину коэффициента мощности. Данные представлены в Таблице № 4.

6. Был рассчитан годовой расход электроэнергии, который составляет 317 525 кВт*ч для активной энергии и 76 415,143 кВт*ч для реактивной. Данные можно уточнить из Таблицы № 5.

7. Была рассчитана стоимость электрической энергии, потребляемой цехом за год, которая составляет 374 088,6 руб. Дополнительные данные отражены в Таблице № 6.

Приложение

Таблица 1. Параметры двигателей

Ном. мощн. Рн, кВт

0,75

1,1

1,5

2,2

3

4

5,5

7,5

11

15

18,5

22

КПД (?)

0,77

0,775

0,81

0,83

0,845

0,865

0,875

0,875

0,88

0,875

0,885

0,89

Cos?

0,87

0,87

0,85

0,87

0,88

0,89

0,91

0,88

0,9

0,9

0,92

0,9

Iпуск/Iном

5,5

5,5

6,5

6,5

6,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

7,5

Шкала номинальных токов плавких вставок предохранителей типов НПН: 6, 10, 16, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 150А.

Таблица 2. Сечение проводов

Сечение

Iном. А

2,5 кв. мм.

19

4,0 кв. мм.

27

6,0 кв. мм.

32

10,0 кв. мм.

42

16,0 кв. мм.

60

25,0 кв. мм.

75

35,0 кв. мм.

90

50,0 кв. мм.

110

Таблица 3. Люминесцентные светильники

Тип свети-

Число

Мощность

льников

ламп

лампы

ЛДР 40

2шт

40Вт

ЛДР-2 80

2шт

80Вт

ЛДОР-2 40

2шт

40Вт

ЛОУ-IП 40

2шт

40Вт

Номинальные мощности силовых трансформаторов (кВА): 10; 16; 25; 40; 63; 100; 160; 250; 400; 630; 1000; 1600 и т. д.

Список литературы

Теоретическая электротехника. Задания и методические указания по выполнению курсовой работы для студентов специальности 210 200. М.: 1999, — 313 с.

Копылов И. П. Электрические машины. Учебник для ВУЗов. М.: Энергоатомиздат, 1986 — 256 с.

Буртаев Ю.В., Овсянников П. Н. Теоретические основы электротехники. Учебник для техникумов. М.: Энергоатомиздат, 1984 -43 с.

Овчаренко Н. И. Полупроводниковые элементы автоматических устройств энергосистем. М.: Энергоатомиздат, 1981 — 124 с.

В.В. Орлов «Электроснабжение цехов промышленных предприятий» Москва 2003 год — 78с.

Б.А. Соколов «Электроснабжения промышленных предприятий» Москва 2003 год. — 299 с.

Методические указания по курсовой работе МГУТУ 2009 год. — 104 с.

Киреева Э.А., Григорьев В. И., Миронов В. А., Чохонелидзе А. Н. Электроснабжение и электрооборудование цехов — М. :Энергоатомиздат, 2003. — 389 с.

Киреева Э. А. Автоматизация и экономия электроэнергии в системах промышленного электроснабжения. -56 с.

Киреева Э. А. Рациональное использование электроэнергии в системах промышленного электроснабжения — М:. НТФ «Энергопрогресс», 2000

Быстрицкий Г. Ф., Кудрин Б. И. Силовые трансформаторы промышленных предприятий. — М.: Изд-во МЭИ, 2001 — 74 с.

Ермилов А. А. Основы электроснабжения промышленных предприятий. М.: Энергоатомиздат, 1983. — 208с. -28 с.

Проектирование промышленных электрических сетей/ В. И. Крупович, А. А. Ермилов и др. — М. :Энергия, 1797−325с.

. ur

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой