Расчет электрических нагрузок на первом уровне электроснабжения.

Первым этапом проектирования системы электроснаб­жения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирают и проверяют электрооборудование системы электроснабжения, опреде­ляют потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надежность работы электрооборудования.

Определим номинальные мощности электропотребителей по формуле:

, для потребителей с ПВ <100%;

, для потребителей с ПВ=100%.

Определим расчетные активную, реактивную и полную мощности электопотребителей по формулам:

,                                                                 

,                                                                

,             

Пример 1 (ПВ=60%):

ЭП №1 – Циркулярная пила

= 3 кВт, ПВ=60%, kз=0,9 cos(ф)=0,6

 кВт                    

 кВАр

 кВА.

Аналогичные расчеты производим и для остальных электроприемников, полученные результаты расчетов сведем в таблицу.

Таблица 3: Электрические нагрузки столярной мастерской

№	Наименование электроприемников	Рпасп, кВт	Сos(f)пасп, о.е.	ПВ	КПД	Кз=Рфак/Рпасп	Рном, кВт	Рм=Рпотр*Кз, кВт	Qм=Рм*tg(f), кВАр	Sм, кВА
1	2	3	4	5		6	7	8	9	10
1	Циркулярная пила	3	0.6	0,6	0,9	0,9	2.32	2.7	2.48	3.67
2	Строительный пылесос	1.4	0.5	0,6	0,9	0,9	1.07	0.96	0.99	1.37
3	Торцовочная пила	1.6	0.6	0,6	0,9	0,9	1.23	1.1	1.01	1.49
4	Фрезерный станок Корвет85	2.2	0.6	0,6	0,9	0,9	1.69	1.52	1.39	2.06
5	Пылесос Корвет 61	0.75	0.5	0,6	0,9	0,9	0.57	0.51	0.53	0.73
6	Ленточная пила	0.9	0.6	0,6	0,9	0,9	0.69	0.62	0.57	0.84
7	Стружкооткос УВП-2000	2.2	0.7	0,6	0,9	0,9	1.69	1.52	1.2	1.93
8	Форматно раскроечный станок	6.2	0.7	0,6	0,9	0,9	4.77	4.29	3.38	5.46
9	Электроточильный станок	0.35	0.4	0,6	0,8	0,9	0.26	0.23	0.26	0.34
10	Сверлильный станок	0.35	0.4	0,6	0,8	0,9	0.26	0.23	0.26	0.34
11	Станок кромкооблицовочный	0.37	0.7	0,6	0,8	0,9	0.28	0.25	0.19	0.31
12	Шлифовальный станок	1.2	0.8	0,6	0,8	0,9	0.92	0.83	0.53	0.98

6.2. Расчет электрических нагрузок на втором уровне электроснабжения.

Расчётную нагрузку на втором уровне, создаваемую группой электроприёмников, определяем по методу упорядоченных диаграмм, то есть по средней мощности и коэффициенту максимума.

 

№	наименование электроприемников	количество электроприемников рабочих	установленная мощность приведенная к ПВ=100%, кВт		m=Рном_макс/Рном_мин	коэффициент использования, Ku	cos(f)/tg(f)	средняя нагрузка за максимально нагруженную смену		эффективное число электроприемников	коэффициент максимума, Км	максимальная расчетная нагрузка			ток
			Рном одного электроприемника (наибольшего - наименьшего)	Рном общая рабочих				Рсм=Ки*Рном, кВт	Qсм=Рсм*tg(f), кВАр			Рм=Км*Рсм, кВт	Qм=(1.0…1.1)Qсм, кВАр	Sм, кВА	Iм, А
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
1	СП-1
	№ 1,5	2	3	6		0,6	0,6	3,6	3,3			2.7	2.48	3.67	9,6
	№ 2,4,6,8	4	1,4	5,6		0,4	0,5	2,24	2,32			0.96	0.99	1.37	3,6
	№ 3	1	1,6	1,6		0,6	0,6	0,96	0,88			1.1	1.01	1.49	3,9
	№ 7	1	2,2	2,2		0,14	0,6	0,31	0,28			1.52	1.39	2.06	5,4
	№ 9	1	0,75	0,75		0,4	0,5	0,3	0,31			0.51	0.53	0.73	1,9
	№ 10	1	0,9	0,9		0,7	0,6	0,63	0,58			0.62	0.57	0.84	2,2
	Итого СП-1	10	9,85	17,05	>3	0,5	0,6	8,04	7,67	8	1,4	7,41	6,97	10,4	27,3
2	СП-2
	№ 11	1	1,6	1,6		0,6	0,6	0,96	0,57			1,1	1,01	1,49	3,92
	№ 12	1	1,2	1,2		0,6	0,8	0,72	0,57			0,83	0,53	0,98	2,58
	№ 13,16	2	2,2	4,4		0,8	0,7	3,52	2,46			1,52	1,2	1,93	5,07
	№ 14	1	0,37	0,37		0,6	0,7	0,22	0,15			0,25	0,19	0,31	0,8
	№ 15	1	6,2	6,2		0,6	0,7	3,72	2,6			4,29	3,38	5,46	8,27
	№ 17	1	0,35	0,35		0,6	0,4	0,21	0,08			0,26	0,23	0,34	0,9
	№ 18,19	2	0,35	0,7		0,7	0,4	0,24	0,09			0,26	0,23	0,34	0,9
	итого по СП-2	9	12,27	14,82	>3	0,6	0,6	10,33	6,2	5	1,41	8,51	5,76	10,8	22,4
	итого ВРУ	19	22,12	31,87	>3	0,6		18	13,87				12,73	21,2	49,7

Таблица 4: Расчет нагрузок на СП

                                                                                                                                       

7. Выбор коммутационно-защитных аппаратов и их установок защиты, выбор сечений кабельных линий для электроснабжения цеха.

Для каждого приёмника найдём максимальный и пусковой ток.

Призведём пример расчёта для ЭП №1 - циркулярная пила:

Расчетный ток,протекающий через кабель определяем по расчетным активной и реактивной мощностям электроприемников питающихся от данного кабеля: Iрасч=9,64А

       Для защиты электроприемника выбирем автомат марки ВА47-29 с номинальным током Iрц.ном=16 А. Для питания электроприемника используем кабель макри ВВГ 3х1,5

Определим длительно допустимый ток. Выбранное сечение проводника по условиям нагрева должно быть согласовано с аппаратом защиты этого проводника по условию:

Iдоп>IзKз/Kпрокл=184>16

где =1 - коэффициент защиты или кратность защиты,  = 1, коэффициент прокладки по ПУЭ табл. 1.3.3. Определим пусковой ток:

Iп = Kп*Iрасч = 3*9,6=27,9 А

где  - кратность пускового тока.

Ток срабатывания электромагнитного расцепителя равен 80 А, отсюда следует, что некорректного срабатывания на пусковой ток не будет.

Для остальных приёмников расчёт аналогичен. Результаты расчёта сведём в таблицу.

 

№ эл. Приемника	активная нагрузка питающего кабеля Рm, кВт	реактивная нагрузка питающего кабеля Qm,кВАр	Iрасч_каб(пров), А	номин ток расцепителя автомата защиты, Iрц ном, А	марка автомата	F, кв. мм	число параллельных кабелей	марка кабеля	длит доп ток каб (пров) с учетом всех коэф -тов, Iдоп, А	пусковой/пиковый ток Iпуск/Iпик	ток срабатывания электромагнитного расцепителя автомата
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
СП1
1,5	2.7	2.48	9,64	16	ВА47-29	3х3,5	1	ВВГ	21	27,9	100
2,4,6,8	0.96	0.99	3,6	6	ВА47-29	3х1,5	1	ВВГ	21	10,8	100
3	1.1	1.01	3,9	6	ВА47-29	3х1,5	1	ВВГ	21	3,03	100
7	1.52	1.39	5,4	10	ВА47-29	3х1,5	1	ВВГ	21	4,17	100
9	0.51	0.53	1,9	3	ВА47-29	3х1,5	1	ВВГ	21	5,7	100
10	0.62	0.57	2,2	6	ВА47-29	3х1,5	1	ВВГ	21	6,6	100
СП2
11	1,1	1,01	3,92	6	ВА47-29	3х1,5	1	ВВГ	21	11,76	100
12	0,83	0,53	2,58	6	ВА47-29	3х1,5	1	ВВГ	21	7,74	100
13,16	1,52	1,2	5,07	10	ВА47-29	4х1,5	1	ВВГ	21	15,21	100
14	0,25	0,19	0,8	3	ВА47-29	3х1,5	1	ВВГ	21	2,4	100
15	4,29	3,38	8,27	10	ВА47-29	4х2,5	1	ВВГ	27	24,81	100
17	0,26	0,23	0,9	3	ВА47-29	3х1,5	1	ВВГ	21	2,7	100
18,19	0,26	0,23	0,9	3	ВА47-29	3х1,5	1	ВВГ	21	2,7	100

       Таблица 5 Выбор параметров коммутационно-защитных аппаратов и

выбор сечений кабельных линий для мастерской.

                                                                                                                 

       Произведем выбор сечений кабельных линий и аппаратов защиты распределительных силовых пунктов.

       Расчет кабелей и аппаратов защиты производим аналогично расчету токов каждого ЭП.

Прокладка кабелей в мастерской осуществляется в трубах в полу и на скобах на стенах, на высоте 2,5 м.

 

 

Таблица 6: Выбор сечений кабельных линий и аппаратов защиты

                         распределительных шинопроводов компрессорной.

 

.

 

№ СП	Iрасч_каб(пров), А	номин ток расцепителя автомата защиты, Iрц ном, А	марка автомата	F, кв. мм	число параллельных кабелей	марка кабеля	длит доп ток каб (пров) с учетом всех коэф -тов, Iдоп, А	пусковой/пиковый ток Iпуск/Iпик	ток срабатывания электромагнитного расцепителя автомата
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
1	27,3	32	ВА47-29	4х6	1	ВВГ	52	81,9	200
2	22,4	32	ВА47-29	4х6	1	ВВГ	52	67,2	200

 

Таблица 7: Выбор кабельных линий ВРУ

 

                                                            

Iрасч_каб(пров), А	F, кв. мм	число параллельных кабелей	марка кабеля	длит доп ток каб (пров) с учетом всех коэф -тов, Iдоп, А	пусковой/пиковый ток Iпуск/Iпик
50	4х35	1	ВВГ	132	100

 

                                           

 

8. Выбор марок распределительных пунктов.

       Распределительное устройство – это электрическая установка, которая служит для приема и распределения электрической энергии. Эта установка состоит из коммутационных аппаратов, соединительных и сборных шин, а также вспомогательных устройств, защитных устройств, измерительной аппаратуры и автоматики.

       В данном пункте необходимо выбрать марки распределительных пунктов. Распределительные пункты выбираются с учетом расчетного тока определенного по методу упорядоченных диаграмм, и с учетом количества присоединений силового пункта.

В качестве вводно-распределительного устройства выбираем ВРУ-22-53УХЛ4, оснащенным 3ех полосным вводным рубильником, предохранителями ППНИ‚33, 100 А, приборами учета и тремя трехполосными автоматическими выключателями.

       По способу монтажа распределительные щиты бывают трех видов: накладные, встраиваемые и напольные. Накладные щитки монтируются непосредственно на стену, опору либо другое строительное сооружение. Основная отличительная особенность щитков данного типа в том, что весь его корпус располагается снаружи.

       Встраиваемые щитки монтируются в предварительно подготовленное углубление в стене. Таким образом, снаружи видна только крышка, а весь корпус утоплен в стене.

Напольный щиток устанавливается непосредственно на поверхность пола либо монтируется на специальной подставке.

       Что касается места установки, то в данном случае электрические щитки бывают наружной или внутренней установки. Возможность установки щитка вне помещения определяется по его конструктивным особенностям, а именно наличию соответствующей защиты корпуса.

       Согласно варианту схемы внутрицехового электроснабжения распределительные пункты должны иметь минимальное необходимое число присоединений – 12. Исходя из этого, а также из расчетного тока определяем марку распределительного пункта – ЩРН-24 IP 54. Данный щит открытого типа устанавливается на стену и имеет защиту от пыли и попадания капель воды на корпус щита. Так же имеется более чем достаточное количество присоединений, что позволяет без проблемное присоединение дополнительного оборудования. Габариты ЩРН-24 - 395х310х120. Из за довольно низкой цены и маленьких габаритов, щит оптимально подойдет для столярной мастерской ТКХиС.

 

Заземление

       Произведем расчет устройств защитного заземления для столярной мастерской. В соответствии с ПУЭ определяем допустимое сопротивление заземляющего устройства. Для электроустановок до 1000 В при напряжении сети 380/220 В сопротивление заземлителя принимается равным 4 Ом.

       Удельное сопротивление грунта принимаем за 100Ом*м. Значение берем из таблицы для грунта подходящего к грунту на территории цеха. Так же в таблице находим климатический коэффициент равный φ = 1.4

Находим расчетное удельное сопротивление грунта:

Pрасч=Pизм*φ = 1,4*100=140 (Ом/м)

       Тип заземления – контурное, выполненное из стальных стержней диаметром d=0.013м и длинной l=3м. Горизонтальный проводник выполнен из стальной полосы b=0.04м l=3м.

Рассчитаем сопротивление растекания тока одиночного стержневого заземлителя:

 (Ом)

где lсm – длина стержня = 3м

Определяем ориентировочное число заземлителей:

где Rдоп – допустимое сопротивление защитного заземления.

       Определяем коэффициент использования вертикальных заземлителей ƞ=0,55

Определяем сопротивление соединительной полосы:

 (Ом)

       Электроустановок оказавшимся под напряжением, является защитное заземление. Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус или по другим причинам.

       Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Принцип зануления состоит в том, что при замыкании какой-либо фазы на корпус зануление приводит к однофазному короткому замыканию и быстрому росту замыкания до такой величины, которая обеспечивается срабатывание защиты и автоматическое отклонение электрооборудования от питающей электросети.

       Сила тока и напряжение опасны для человека. Воздействие электрического тока на человека может привести к общим и местным травмам. Возможны местные электротравмы тканей и органов - ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, электроофтальмия, механические повреждения.