Электропитание цеха металлорежущих станков

ЗМІСТ В (стр.7,8).docx

ПЕРЕЛК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ СИМВОЛВ СКОРОЧЕНЬ ТЕРМНВ9
АНАЛЗ ПОБУДОВИ МЕРЕЖ ЦЕХОВОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАН-
Вимоги до вибору схеми12
Схеми живильної та розподільної цехової силової мережі12
Магістральні схеми14
Схеми рухливих електроприймачів17
Конструктивне виконання живильної та розподільної цехової силової мережі19
Конструктивне виконання електричних мереж рухливих електроприймачів22
Вибір величини напруги живлення 23
РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ СПОЖИВАЧВ ЦЕХУ МЕТАЛОРЖУЧИХ ВЕРСТАТВ26
1 Загальні відомості про цех металоріжучих верстатів26
1.1 Характеристика споживачів цеху металоріжучих верстатів27
2 Основні положення по розрахунку електричних навантажень30
3 Розрахунок системи електропостачання цеху металоріжучих
4 Визначення розрахункового навантаження цеху металоріжучих верстатів39
5 Вибір вимикачів і перерізу провідників41
6 Розрахунок заземлення 46
КОМПЕНСАЦЯ РЕАКТИВНО ПОТУЖНОСТ62
1 Джерела та споживачі реактивної потужності62
2 Заходи компенсації реактивної потужності67
3 Розрахунок компенсації реактивної потужності68
ТЕХНКА БЕЗПЕКИ ПРИ РОБОТ В ЦЕХУ ТА ЕКСПЛУАТАЦ ЦЕХОВИХ ЕЛЕКТРОУСТАНОВОК71
1 Заходи і засоби безпечної експлуатації цехових електро-
2 Загальні вимоги техніки безпеки при роботі цеху металорізальних верстатів73
СПИСОК ВИКОРИСТАНО ЛТЕРАТУРИ ТА ЕЛЕКТРОННИХ

ВСТУП В (стр.11).docx

В сучасній Україні спостерігаються підвищені тенденції розвитку промисловості так як матеріало-технічні ресурси стимулюють цей процес. Щоб забезпечити високу ефективність росту промисловості будуються заводи та фабрики складові частини яких зокрема цехи необхідно забезпечити сировиною та комунікаціями. Однією з найважливіших є електрична енергія.
Виконання задачі електропостачання цеху заводу і є головним у представленій роботі.
Останнім часом важливого значення набувають показники якості електроенергії та технології електрозбереження.
Розвиток виробничих процесів в Україні є неможливими без пріоритетного розвитку енергозберігаючих технологій та впровадження альтернативних джерел енергії. Це дозволить досягти енергонезалежності країни здешевить виготовлювану продукцію що в свою чергу дасть їй змогу вийти на міжнародний ринок.
Вирішення проблеми використання відновлювальних джерел енергії повністю відповідає Державним інтересам України та узгоджується з Комплексною державною програмою енергозбереження України затвердженою Постановою Кабінету Міністрів № 148 від 05.02. 1997 р. В умовах нових виробничих відносин особливе значення набуває належним чином організоване виробництво і відстеження змін ринку енергозберігаючих технологій та альтернативних джерел енергії.

РЕЗЮМЕ В (стр.6).docx

Дипломна робота складається з 4-х розділів виконана на 81 аркуші містить 10 рисунків та 7 таблиць. Використано 24 джерела інформації згідно з переліком посилань.
Метою даної дипломної роботи було проектування електрозабезпечення цеху металоріжучих верстатів.
Обєкт розробки система електропостачання цеху металоріжучих верстатів.
В ході виконання роботи проведено аналіз побудови мереж цехового електропостачання та типів найбільш поширених схем розроблено схему електропостачання електромережі цеху метлоріжучих верстатів яка містить 3 розподільних пункти та цехову трансформаторну підстанцію. Підраховані потужності розподільних пунктів та трансформаторної підстанції та реактивна потужність яку необхідно компенсувати. На основі обрахунків обрано вимикачі трансформатор перерізи кабелів та їх тип установки компенсації реактивної потужності. Також були наведені основні вимоги нормативних документів щодо безпеки праці в цеху металоріжучих верстатів.

ПЗ (12-76).docx

1 АНАЛЗ ПОБУДОВИ МЕРЕЖ ЦЕХОВОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
Вимоги до вибору схеми
При виборі схеми цехової силової мережі враховуємо такі фактори [1 с. 82]:
потужність окремих ЕП;
розміщення ЕП на території цеху;
потрібна надійність живлення;
характер технологічного процесу;
умови середовища та ін.
Цехова силова мережа що проектується має відповідати таким вимогам:
гарантувати необхідну електробезпеку як для працюючих у цеху так і для електротехнічного персоналу що обслуговує мережу;
забезпечувати необхідну надійність електропостачання залежно від категорії ЕП;
мати мінімальні витрати;
бути зручною та наочною в експлуатації;
відповідати характеру навколишнього середовища;
допускати застосування індустріальних і швидкісних методів монтажу;
забезпечувати селективність роботи захисту.
2 Схеми живильної та розподільної цехової силової мережі
У цехові силові електричні мережі закладається величезна кількість провідникового матеріалу та електричної апаратури тому вибір схеми живлення визначає не лише якість та особливості роботи ЕО але й
техніко-економічні показники (ТЕП) усієї СЕП.
Цехові силові електричні мережі можуть бути виконані за радіальною
магістральною або змішаною схемами. Крім того за кордоном застосовується схема замкнутої сітки. Кожна з них відрізняється за ступенем надійності й ТЕП має свої переваги та недоліки [2 с. 64].
Лінії цехової силової мережі які відходять від шин НН ЦТП або шинопроводу магістрального алюмінієвого (ШМА) до СРШ СРП або до ШРА утворюють живильну мережу а лінії які підводять електроенергію безпосередньо до ЕП - розподільну.
Для живильної мережі застосовують радіальні магістральні та змішані схеми. Розподільну мережу як правило виконують радіальною рідше - магістральною.
Радіальні схеми це схеми з таким розподілом електроенергії при якому кожний окремий ЕП або зосереджена група ЕП живляться окремою лінією від того чи іншого ПРЕ (рисунок 1.1).
У радіальних схемах проміжними ПРЕ можуть бути СРШ СРП або силові збірки тобто пристрої з обмеженою кількістю приєднань. Так для різних типів СРШ кількість приєднань буває від 4 до 12. Кількість послідовно з’єднаних ПРЕ (інакше - ступенів розподілу електроенергії) у тому числі шини НН ЦТП звичайно не перевищує двох тому що в разі більшої їх кількості зростають витрати на ПРЕ й ускладнюється забезпечення селективності захисту.
З цієї причини в суто радіальних схемах присутні практично два ступеня розподілу електроенергії.
Другий ступінь розподілу електроенергії - лінії від ПРЕ до окремих ЕП.
Переваги радіальних схем: висока надійність; простота експлуатації; зручність автоматизації та захисту.
Недоліки радіальних схем: необхідність розвинутого розподільного пристрою НН ЦТП який займає велику площу і має багато ЕА (комутаційних та захисних); велика кількість ліній що відходять від розподільного пристрою НН ЦТП знижує економічність через підвищену витрату провідникового матеріалу; обмежена гнучкість мережі при переміщенні устаткування пов’язаному зі зміною технологічного процесу.
Рисунок 1.1 Радіальна схема живлення електроприймачів при напрузі до 1 кВ
– розподільний пристрій НН цехової підстанції;
– силова розподільна шафа;
Радіальні схеми застосовуються для:
зосереджених навантажень великої потужності;
груп ЕП невеликої потужності які живляться від ПРЕ;
ЕП які знаходяться у вибухонебезпечних пожежонебезпечних і курних приміщеннях.
2.2 Магістральні схеми
Магістральна схема - це така мережа уздовж якої в кожній точці
можуть бути приєднані споживачі електроенергії (рисунок 1.2).
У суто магістральних схемах як окремі ЕП 4 так і окремі ПРЕ 3 приєднують до магістралей 2. Такими магістралями для ЕП є ШРА (рисунок 1.2 а) СРШ (рисунок 1.2 б) і модульні проводки (рисунок 1.2 д) а для ПРЕ (ШРА або СРШ) - ШМА або магістральні кабельні лінії які приєднані до розподільного пристрою НН ЦТП 1.
Рисунок 1.2 Магістральні схеми живлення електроприймачів напругою до 1 кВ
– з розподіленим навантаженням;
– із зосередженим навантаженням;
– блок «трансформатор магістраль»;
– розподільний пристрій НН ЦТП;
– силова розподільна шафа;
Максимальне спрощення розподільний пристрій НН ЦТП одержує в схемі блоку “трансформатор - магістраль” (БТМ) у якій до трансформатора приєднується лише одна шафа вводу від якої відходить ШМА (рисунок 1.2 в).
Допускається як виняток приєднувати в “ланцюжок” (рисунок 1.2 г) до трьох ЕП одного технологічного призначення при невеликій їх потужності (до 1 кВт) якщо: у ПРЕ мало приєднань; ЕП розташовані близько один від іншого але значно віддалені від ПРЕ.
Однофазні і трифазні ЕП в один “ланцюжок” не з’єднують.
Переваги магістральних схем: забезпечення найкоротшого шляху від ДЖ до ЕП що сприяє зменшенню втрат електроенергії; спрощення розподільного пристрою НН ЦТП (потрібна менша кількість ЕА); висока гнучкість та універсальність мережі при виконанні її шинопроводами тому що можна переміщувати чи приєднувати нове устаткування без зміни мережі (через зміну технологічного процесу); використання уніфікованих елементів індустріального виготовлення для монтажу збірних конструкцій.
Недоліки магістральних схем: менша надійність ніж у радіальних (одночасно вимикаються всі ЕП які приєднані до ушкодженої магістралі); деяка перевитрата королькового металу через застосування шинопроводів і модульної проводки постійного перерізу.
Магістральні схеми застосовуються для живлення: рівномірно розподіленого по площі цеху навантаження; технологічно пов’язаних ЕП; симетрично розташованих механізмів у разі значної їх довжини.
Якщо наведені вище умови дозволяють виконати мережу за радіальною чи магістральною схемами то перевагу надають магістральній
Звичайно цехова силова електрична мережа виконується за змішаною схемою. Змішана схема (рисунок 1.3) поєднує в собі елементи магістральної й радіальної - частина ЕП 4 одержує живлення від магістралей 2 (ШРА) частина - від СРШ 3 які у свою чергу живляться від розподільного пристрою НН ЦТП 1 або від ШРА. Таке сполучення дозволяє більш повно використовувати переваги обох схем в умовах реального розміщення ЕП 4 на площі цеху.
За будь-яких схем живлення слід так розміщувати ПРЕ щоб звести до мінімуму довжину живильної і розподільної мереж зворотні (стосовно напрямку від ДЖ) потоки електроенергії.
Рисунок 1.3 - Приклад змішаної схеми
розподільний пристрій НН ЦТП;
–силова розподільна шафа;
3 Схеми живлення рухливих електроприймачів
Для живлення підйомно-транспортних пристроїв (кранів тельферів
візків та ін.) застосовують тролейні лінії. Схеми живлення тролейних ліній
бувають різні (рисунок 1.4) [4 с. 105]: від одного ДЖ для одного чи двох кранів від двох ДЖ для кранів які належать до ЕП 1-ї категорії надійності електропостачання.
Живлення тролейної лінії 1 здійснюється окремою лінією від шин НН ЦТП ШМА або від найближчого СРШ або ШРА. Підведення живлення можливе в кожній точці тролейної лінії З але краще у її середині.
На вводі до тролейної лінії 3 встановлюють комутаційний апарат 2 (рубильник чи автомат). Згідно з “Правилами улаштування електроустановок” (ПУЕ) [5] тролейна лінія повинна вимикатися а комутаційний апарат який розташований у місцях входу на кранову площадку обов’язково замикається.
Рисунок 1.4 Схеми живлення тролейних ліній
а - від одного джерела живлення; б - для двох кранів; в - для живлення ЕП
-ї категорії надійності; 1 - живильна лінія; 2 - ввідний комутаційний
апарат; 3 - тролейна лінія; 4 - тролей ремонтної секції; 5 - секційний
рубильник; 6 - підживлення кабелем або проводом; 7 - підживлення алюмінієвою смугою; 8 - підйомно-транспортний пристрій.
Якщо є тролеї ремонтних секцій 4 то їх приєднують до основних тролеїв 3 за допомогою секційних рубильників 5.
У разі великої довжини тролейної лінії чи значного навантаження втрати напруги можуть бути більші за допустиму величину тоді тролеї мають підживлення за допомогою кабелю 6 або алюмінієвої стрічки 7.
Струм з тролейної лінії до ЕД механізму що пересувається знімається за допомогою ковзного контакту.
4 Конструктивне виконання живильної та розподільної цехової силової мережі
На промислових підприємствах мережі напругою до 1 кВ в основному прокладають усередині цехів (внутрішні) і дуже рідко - поза цехами (зовнішні).
Зовнішні мережі використовують як мережі зовнішнього освітлення або для живлення окремих ЕП які розташовані на території підприємства (наприклад вентиляційні установки).
Особливістю цехової силової мережі НН є досить велика довжина та доступність порівняно з мережею СН тому від їх устрою залежить не лише надійна робота ЕП але й безпека людей.
У трифазних електричних мережах напругою до 1 кВ розрізняють мережі з ізольованою нейтраллю (трипровідні) і з глухозаземленою нейтраллю (чотирипровідні). Кожний з цих режимів нейтралі має свої переваги і недоліки [6].
Мережі постійного струму в системі внутрішньоцехового
електропостачання мало поширені.
У мережах НН застосовуються такі співвідношення лінійних та фазних напруг: 0220127 кВ 038022 та 066038 кВ [6].
Застосування системи напруг 0220127 кВ для живлення силових ЕП економічно недоцільне порівняно з системою напруг 038022 кВ через зменшення пропускної здатності великі втрати електроенергії та витрати корольового металу (приблизно на 40 % більше) але освітлювальні лампи розжарювання при напрузі 0127 кВ мають світлову віддачу вищу ніж лампи напругою 022 кВ що дає економію електроенергії. Однак переваги системи напруг 038022 кВ окупають деякі збільшені витрати електроенергії в лампах розжарювання напругою 022 кВ. Крім того незначна (близько 10 %) частка електричного навантаження в цехах промислових підприємств та велике застосування газорозрядних джерел світла які випускаються на напругу 022 кВ з потужності 20 Вт ще більше обмежують використання системи напруг 0220127 кВ.
Система напруг 038022 кВ є основною в ЕУ до 1 кВ і застосовується для живлення ЕП від спільних трансформаторів: ЕД потужністю від 01 до 350 кВт електричного освітлення та різних однофазних ЕП.
Напруга 066 кВ застосовується у тих випадках коли це дає техніко-економічні переваги порівняно з напругою 038022 кВ але упровадженню напруги 066 кВ стає на заваді недостатній випуск ЕД та ЕА цієї напруги за кількістю та асортиментом тому при проектуванні необхідно перевіряти реальність одержання ЕО на 066 кВ у необхідній кількості та асортименті.
Напруга 066 кВ доцільна на підприємствах де за умовами розміщення ЕО технології та навколишнього середовища не можна або нелегко наблизити цехові ПС до ЕП; на підприємствах з великою питомою щільністю електричного навантаження великою кількістю ЕД потужністю від 200 до 600 кВт.
Слід зазначити що при застосуванні напруги 066 кВ частково можливе збереження електричних мереж напругою 038022 кВ для
живлення ЕД малої потужності електричного освітлення і однофазних ЕП напругою 022 кВ. також варіант установлення трансформаторів напругою 066022 кВ. Застосування двох напруг не стає перешкодою для використання напруги 066 кВ.
Крім того у цехових мережах застосовуються й інші напруги до 1 кВ.
Напруга 12 В (трифазного змінного струму та постійного струму) застосовується лише за особливо несприятливих умовах щодо небезпеки бути враженим електричним струмом (наприклад під час роботи в котлах або інших металевих резервуарах) для живлення переносного електроінструменту ручних переносних світильників.
Напруга не вище 42 В (24 36 і 42 В трифазного змінного струму 36 і 42 В однофазного струму 24 і 36 В постійного струму) застосовується в приміщеннях з підвищеною небезпекою та в особливо небезпечних для стаціонарного місцевого освітлення для ручних переносних світильників переносного електроінструменту живлення ланцюгів управління сигналізації та автоматизації ЕУ.
Тип проводки та спосіб виконання цехової мережі залежить від таких основних факторів: умов навколишнього середовища місця прокладання мережі обраної схеми мережі довжини окремих ділянок розрахункового перерізу мережі та ін.
Згідно з ПУЕ [5] виробничі приміщення залежно від характеру навколишнього середовища класифікують на такі: сухі вологі вогкі особливо вогкі жаркі курні з хімічно активним або органічним середовищем з пожежонебезпечними і вибухонебезпечними зонами.
Приміщення з пожежонебезпечними і вибухонебезпечними зонами мають особливу класифікацію (наприклад категорії А і Б є вибуховопожежонебезпечними до того ж категорія А більше небезпечна; категорія В - пожежонебезпечна; категорії Г і Д не небезпечні за пожежею
та вибухом; категорія Е вибухонебезпечна але вибух не супроводжується пожежею).
За ступенем небезпеки ураження людей електричним струмом розрізняють приміщення без підвищеної небезпеки з підвищеною небезпекою особливо небезпечні.
Особливо небезпечні приміщення характеризуються наявністю однієї з умов які створюють особливу небезпеку:
а) особлива вогкість;
б) хімічно активне або органічне середовище;
в) одночасно дві чи більше умов підвищеної небезпеки.
Приміщення з підвищеною небезпекою характеризуються
наявністю однієї з умов які створюють підвищену небезпеку:
а) вогкість або струмопровідний пил;
б) струмопровідні підлоги (металеві земляні залізобетонні та ін.);
в) висока температура;
г) можливість одночасного дотику людини до металокон - струкцій будинків технологічних апаратів механізмів що мають з’єднання із землею з однієї сторони і до металевих корпусів ЕО - з другої.
Приміщення без підвищеної небезпеки - це приміщення в яких відсутні умови що створюють підвищену чи особливу небезпеку.
Конструктивне виконання електричних мереж рухливих електроприймачів
Для тролеїв в основному використовують кутову або смугову сталь комплектний тролейний шинопровід типу ШТМ рідше алюмінієвий профіль голі круглі чи профільовані сталеві або мідні провідники [7]. Надійність прокладення сталевих тролеїв забезпечується їх великою механічною міцністю та жорстким кріпленням що особливо важливо для кранів з великими швидкостями пересування.
Тролеї прокладаються вздовж підкранового шляху їх кріплять до
ізоляторів які встановлюють на спеціальних конструкціях.
На практиці застосовують різні конструкції струмоприймачів: для тролеїв з кутової сталі - це чавунний башмак який закріплений шарнірно і ковзний по ньому своєю прямокутовою впадиною; для тролеїв із смугової сталі - пластини з товстих сталевих листів; для круглих тролеїв - роликові
Якщо через несприятливі умови середовища (вибухово- та пожежонебезпечні приміщення) або небезпеку ураження струмом у разі недостатньої висоти застосувати тролейні лінії неможливо живлення рухливого ЕП виконують гнучкими (шланговими) кабелями або проводами які намотуються на барабан чи підвішуються до сталевого дроту за допомогою кілець або роликів.
Для живлення приводів машин і маніпуляторів які рухаються прокладеними на підлозі цеху рейками тролеї монтуються в закритих каналах (у покритті каналу залишається щілина шириною 80-100 мм через яку проходить кронштейн зі струмоприймачами).
Для живлення ЕО зовнішніх (козлових) кранів які живляться від ЦТП застосовують: за умов невеликої довжини - кабельні барабани та шланговий кабель; великої - особливі лижні тролеї; тролейні шинопроводи які складаються зі сталевого короба з нижньою чи боковою щілиною для струмоспоживання (більш досконала система).
6 Вибір величини напруги живлення
Основними групами електроприймачів які складають сумарне навантаження цеху є силові машини електротермічні електрозакалочні плавильні та індукційні печі кран-балки вентилятори світильники всіх видів штучного світла та ін.
На промислових підприємствах мережі напругою до 1 кВ в основному прокладають усередині цехів (внутрішні) і дуже рідко – поза цехами (зовнішні) [8].
Зовнішні мережі використовують як мережі зовнішнього освітлення або для живлення окремих ЕП які розташовані на території підприємства (наприклад вентиляційні установки). Особливістю цехової силової мережі НН є досить велика довжина та доступність порівняно з мережею СН тому від їх устрою залежить не лише надійна робота ЕП але й безпека людей.
У трифазних електричних мережах напругою до 1 кВ розрізняють мережі з ізольованою нейтраллю (трипровідні) і з глухозаземленою нейтраллю (чотирипровідні).
Мережі постійного струму в системі внутрішньо цехового електропостачання мало поширені тому розглядатимемо лише мережі змінного струму.
У мережах НН застосовуються такі співвідношення лінійних та фазних напруг: 0220127 кВ 038022 та 066038 кВ [9].
Застосування системи напруг 0220127 кВ для живлення силових ЕП економічно недоцільне порівняно з системою напруг 038022 кВ через зменшення пропускної здатності великі втрати електроенергії та витрати кольорового металу (приблизно на 40 % більше) але освітлювальні лампи розжарювання при напрузі 0127 кВ мають світлову віддачу вищу ніж лампи напругою 022 кВ що дає економію електроенергії. Однак переваги системи напруг 038022 кВ окупають деякі збільшені витрати електроенергії в лампах розжарювання напругою 022 кВ. Крім того незначна (близько 10 %) частка електричного навантаження в цехах промислових підприємств та велике застосування газорозрядних джерел світла які випускаються на напругу 022 кВ з потужності 20 Вт ще більше обмежують використання системи напруг 0220127 кВ.
Система напруг 038022 кВ є основною в ЕУ до 1 кВ і застосовується
для живлення ЕП від спільних трансформаторів: ЕД потужністю від 01 до 350 кВт електричного освітлення та різних однофазних ЕП.
Напруга 066 кВ застосовується у тих випадках коли це дає техніко-економічні переваги порівняно з напругою 038022 кВ але упровадженню напруги 066 кВ стає на заваді недостатній випуск ЕД та ЕА цієї напруги за кількістю та асортиментом тому при проектуванні необхідно перевіряти реальність одержання ЕО на 066 кВ у необхідній кількості та асортименті. Напруга 066 кВ доцільна на підприємствах де за умовами розміщення ЕО технології та навколишнього середовища не можна або нелегко наблизити цехові ПС до ЕП; на підприємствах з великою питомою щільністю електричного навантаження великою кількістю ЕД потужністю від 200 до
Слід зазначити що при застосуванні напруги 066 кВ частково можливе збереження електричних мереж напругою 038022 кВ для живлення ЕД малої потужності електричного освітлення і однофазних ЕП напругою 022 кВ. також варіант установлення трансформаторів напругою 066022 кВ. Застосування двох напруг не стає перешкодою для використання напруги 066 кВ.
Напруга 12 В (трифазного змінного струму та постійного струму) застосовується лише за особливо несприятливих умов щодо небезпеки бути враженим електричним струмом (наприклад під час роботи в котлах або інших металевих резервуарах) для живлення переносного електроінструменту ручних переносних світильників [10].
Напруга не вище 42 В (24 36 і 42 В трифазного змінного струму 36 і 42 В однофазного струму 24 і 36 В постійного струму) застосовується в приміщеннях з підвищеною небезпекою та в особливо небезпечних для стаціонарного місцевого освітлення для ручних переносних світильників.
Для цеху металоріжучих верстатів приймаємо змінний струм промислової частоти напругою 038022 кВ.
Таким чином були розглянуті живильні та розподільні схеми цехового електропостачання. Була обрана магістральна схема для електроприймачів цеху враховані особливості СЕП рухливих електроприймачів. Після проведення аналізу була обрана напруга живлення 038022 кВ.
РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ СПОЖИВАЧВ ЦЕХУ МЕТАЛОРЖУЧИХ ВЕРСТАТВ
1 Загальні відомості про цех металоріжучих верстатів
Цех металорізальних верстатів (ЦМВ) призначений для серійного виробництва деталей на замовлення.
ЦМВ передбачає наявність виробничих службових допоміжних і побутових приміщень. Металорізальні верстати різного призначення розміщені в верстатному заточувальному і різьбошліфувальному відділеннях.
Транспортні операції виконуються кран-балкою і наземними електровізками.
Цех отримує електроенергію від власної цехової трансформаторної підстанції (ТП) розташованої на відстані 13 км від ГПП заводу. Напруга що підводиться – 10 кВ. ГПП підключена до енергосистеми (ЕС) розташованої на відстані 15 кілометрів.
Споживачі цеху відносяться до 2 і 3 категорії надійності електропостачання.
Кількість робочих змін – 3.
рунт в районі цеху – суглинок при температурі + 5 °С.
Каркас будинку споруджено з блоків-секцій довжиною 6 і 8 м кожен.
Розміри цеху А х В х = 50 х 30 х 8 м.
Всі приміщення крім верстатного відділення двоповерхові висотою
Перелік ЕП цеху металорізальних верстатів приведений в таблиці 2.1 (потужність вказана для одного ЕП).
План розташування приміщеннь цеху металорізальних верстатів представлений на рисунку 2.1.
Таблиця 2.1 Список ЕП цеху металоріжучих верстатів
Електропривод розсувних ворот
Універсальні заточувальні верстати
Заточувальні верстати для черв'ячної фрези
Різьбошліфувальні верстати
Заточувальні верстати для фрезерних головок
Круглошліфувальні верстати
Плоскошліфувальні верстати
Внутрішньошліфувальні верстати
Заточувальні верстати
1.1 Характеристика споживачів цеху металоріжучих верстатів
Основним електрообладнанням цеху металорізальних верстатів є [11] групи токарних шліфувальних і заточувальних верстатів. Розглянемо ці групи:
Рисунок 2.1 План розташування приміщень цеху металоріжучих верстатів
До токарної групи можна віднести токарно-гвинторізні верстати марки 16К25 потужністю 11 кВт;
До шліфувального устаткування відносяться верстати кругло- плоско- внутрішньо- і різьбо-шліфувальні верстати потужністю від 04 кВт у внутрішньо-шліфувального верстата марки 3М225В до 55 кВт у різьбо-шліфувального верстата марки 5К823В;
До заточної групи належать: універсально заточувальні верстати заточувальні заточувальні для черв'ячних фрез і заточувальні для круглих плашок. Потужність знаходиться в межах від 04 кВт у універсально заточувальних верстатів до 22 кВт у заточувальних.
Для верстатів існують три режими роботи:
Тривалий у якому машини можуть працювати довго і перевищення температури окремих частин машини не виходить за
Повторно-короткочасний тут робочі періоди часу роботи (tр) чергуються з періодами пауз (t0) а тривалість всього циклу не перевищує 10 хвилин. У цьому режимі працюють електродвигуни мостових кранів підйомників зварювальні апарати.
Короткочасний при якому робочий період не так тривалий щоб температури окремих частин машини досягали сталого значення а період зупинки настільки тривалий що машина встигає охолонути до температури навколишнього середовища.
Надійність електропостачання - здатність системи забезпечити підприємство електроенергією хорошої якості.
Щодо забезпечення надійності електропостачання електроприймачі поділяють на три категорії:
I. Електроприймачі де перерву в електропостачанні спричинить за собою небезпеку для життя людей пошкодження дорогого обладнання масовий брак продукції.
II. Електроприймачі тут перерву призводить до масового недовідпуск продукції простоєм робочих місць механізмів і промислового процесу.
III. Електроприймачі несерійного виробництва продукції допоміжні цехи комунально-господарські споживачі сільськогосподарські заводи. Перерва в електропостачанні може становити не більше 24 годин.
Споживачами електроенергії даного цеху є верстати токарної заточной шліфувальної груп [9].
Токарно-гвинторізні верстати призначені для виконання різноманітних робіт. На цих верстатах можна обточувати зовнішні циліндричні конічні і фасонні поверхні розточувати циліндричні і конічні отвори обробляти торцеві поверхні; нарізати зовнішню і внутрішню різьби; свердлити зенкеровать і розгортати отвори; виробляти відрізку
підрізування та ін. операції.
Шліфувальні верстати призначені для обробки деталей шліфованими колами. На них можна обробляти зовнішні і внутрішні циліндричні конічні і фасонні поверхні і площини розрізати заготовки шліфувати різьблення і зуби зубчастих коліс заточувати ріжучий інструмент і ін. Залежно від форми поверхні що шліфується і виду шліфування верстати загального призначення поділяють на круглошліфувальні бесцентрово- шліфувальні внутрішліфувальн плоскошліфувальні та спеціальні.
Заточувальні верстати. Залежно від характеру виконання операцій заточувальні верстати ділять на прості універсальні спеціальні а по виду обробки - на верстати для абразивного заточування і доведення і безабразивних (анодно-механічний електроіскровий та ін.). Універсальні
заточувальні верстати застосовують для заточування і доведення різців свердел зенкерів розгорток мітчиків фрез долбяків черв'ячних фрез і виконують зовнішнє і внутрішнє шліфування. Спеціальні заточувальні верстати призначені для заточки різців свердел черв'ячних фрез і т.п.
2 Основні положення по розрахунку електричних навантажень
У курсовому проекті визначенню підлягають такі значення навантажень: розрахункове середнє за максимально завантажену зміну пускове та пікове.
У розрахунку навантажень прийнято позначати малими літерами величини які стосуються індивідуального (одного) ЕП і великими - групового навантаження.
Тепло яке виділяється електричним струмом в опорі електричного ланцюга викликає нагрівання всіх стр.умопровідних частин (провідників та ЕА). Наслідком цього є старіння ізоляції а якщо величина струму перевищить визначену величину то її пошкодження. Тому розрахункове
навантаження яке характеризує нагрівання є основним у виборі
параметрів усіх елементів СЕП.
Розрахункове навантаження споживача'або елемента мережі приймається рівним математичному сподіванню максимального навантаження за інтервал часу 30 хв. розрахункове навантаження (активне Рр реактивне Qр повне Sр струм Iр) необхідне: для вибору перерізу струмопровідних частин (кабелів ши- нопроводів проводів тролеїв) номінального струму ЕА потужності силових трансформаторів пристроїв компенсації реактивної потужності і перетворювачів; для визначення втрат і відхилень напруги втрат потужності та електроенергії.
Середні за максимально завантажену зміну активне Рсм реактивне Qсм і повне Sсм навантаження являють собою можливий нижній рівень
групового навантаження обумовлений неоднаковим завантаженням у
даний момент часу окремих ЕП [12].
Фактичне значення розрахункового навантаження залежно від кількості ЕП у групі та їх режиму роботи перевищує середнє якщо розглядаються лише ЕП або буде нижчим від середнього якщо враховується ймовірність одночасної роботи всього технологічного устаткування тобто залежить від рівня в СЕП на якому визначається навантаження. Тому величину середнього навантаження за максимально завантажену зміну використовують для визначення розрахункового навантаження.
Піковий струм - це максимальний короткочасний струм тривалістю в кілька секунд. Піковим струмом для одного ЕП є пусковий струм (Iпуск) який виникає при вмиканні одного ЕД або зварювального трансформатора при експлуатаційному КЗ при зварюванні на одній установці плавці сталі у дуговій електропечі та ін. Для групи ЕП піковий струм (Iпік) визначається з урахуванням ЕД з найбільшим пусковим струмом (див. підрозділ 2.5).
Пусковий та піковий струми необхідні для вибору уставок розчеплювачів автоматів та плавких вставок запобіжників визначення
розмаху зміни напруги для оцінки допустимості коливань напруги та перевірки можливості самозапуску ЕД.
Кожен ЕП характеризується номінальними параметрами які забезпечують йому найбільший коефіцієнт корисної дії (ККД) та гарантують безвідмовну його роботу протягом гарантованого строку. Основною характеристикою кожного ЕП є його номінальна потужність (указана в паспорті) на яку він розрахований при тривалому режимі роботи і за інших номінальних параметрів як-то: напруга частота струму коефіцієнт потужності.
Отже вихідні дані для розрахунку навантажень такі:
установлена (номінальна) потужність ЕП (для ЕД - його активна потужність для трансформаторів дугового і машин контактного
зварювання - повна потужність);
номінальна напруга ЕП;
коефіцієнт потужності ЕП;
режим роботи ЕП (тривалий ТВ для ЕП повторно-короткотривалого режиму короткочасний);
коефіцієнт використання активної потужності;
фазність ЕП (трифазний або однофазний);
спосіб приєднання однофазного ЕП (на фазну або лінійну напругу).
Установлена (номінальна) потужність ЕП приймається рівною:
для ЕД тривалого режиму роботи та всіх видів нагрівальних ЕП паспортній потужності:
де Pпасп - номінальна потужність на валу ЕД кВт;
для ЕД повторно-короткочасного режиму роботи - паспортній потужності (кВт) приведеній до відносної ТВ = 1
де ТВп - паспортна тривалість вмикання;
для зварювальних трансформаторів
де соs пасп - паспортне значення коефіцієнта потужності;
для кранів номінальні активна та реактивна потужності визначаються як для одного ЕП з сумарною номінальною потужністю яка визначається за формулами (2.5) та (2.6):
Qном= i=1npном. іtgφ
де п - кількість ЕД крана;
pном. і номінальна активна потужність і-го ЕП;
tgφ відповідає значенню коефіцієнта потужності cosφi і-го ЕП.
У проектованій внутрішньоцеховій СЕП при розрахунку
навантажень виділяють три рівні за характером формування навантажень: перший другий та третій (рисунок 2.2).
Перший рівень електропостачання - це електричні мережі цапругою до 1 кВ які приєднують окремі ЕП до ПРЕ (шинопро- воду СРШ СРП або силової збірки).
Другий рівень електропостачання - це електричні мережі напругою до 1 кВ які приєднують СРШ силові пункти та збірки ШРА до збірних шин НН ЦТП або до ШМА.
Рисунок 2.2 Рівні визначення розрахункових навантажень в системі внутрішньоцехового електропостачання
Третій рівень - це збірні шини НН цехових ТП та ШМА.
Обчислення розрахункових навантажень цеху (ділянки цеху) на другому та третьому рівнях електропостачання здійснюється методом розрахункових коефіцієнтів [13]. Цей метод належить до основних методів розрахунку електричних навантажень. Саме його будемо застосовувати при розрахунку СЕП представленого цеху так як він є найбільш точним і рекомендується при визначенні розрахункових навантажень для груп ЕП коли відомі дані кожного
3 Розрахунок системи електропостачання цеху металоріжучих верстатів
Суть даного методу як і методу впорядкованих діаграм полягає в переході від детермінованого подання середнього навантаження до ймовірнісного коли під час визначення середнього значення розрахункової потужності враховується його залежність від кількості електроприймачів у групі [14].
Розрахуноквиконуємоза таким алгоритмом:
З додатку А вибираємо коефіцієнти використання для представлених ЕП цеху та заносимо їх до таблиці 2.2
Визначаємо середню активну та реактивну потужності за найбільш завантажену зміну за формулами (2.7) та (2.8) відповідно:
Pсм 11140= 02 45025 3= 135 кВт
Pсм 2..4= 014 28 3=1176 кВт
Pсм 510= 014 82 2=2296 кВт
Pсм 67= 014 64 2=1792 кВт
Pсм 89= 014 42 2= 1176 кВт
Pсм 1213 17 19= 014 10 5=7 кВт
Pсм 14 16= 014 78 3=3276 кВт
Pсм 20 22= 07 5 3=105 кВт
Pсм 232429303637= 014 185 6=1554 кВт
Pсм 25 283435= 014 12 6=1008 кВт
Pсм 31= 035 0415 1=332 кВт
Pсм 32333839= 014 32 4=1792 кВт.
де Kв коефіцієнт використання для даного ЕП вибраний з додатку А
Pн потужність ЕП (таблиця 2.2)
tg коефіцієнт реактивної потужності.
Qсм 11140=135133=1795 кВАр
Qсм 2..4=1176 1984=2333 кВАр
Qсм 510= 22961984=4555 кВАр
Qсм 67=17921984=3555 кВАр
Qсм 89=11761984=2333 кВАр
Qсм 1213 17 19=71984=13888 кВАр
Qсм 14 16= 32761984=6499 кВАр
Qсм 20 22=105075= 7875 кВАр
Qсм 232429303637=15541984= 3083 кВАр
Qсм 25 283435= 10081984=19998 кВАр
Qсм 31=332173= 57436 кВАр
Qсм 32333839= 17921984= 3555 кВАр.
Визначаємо груповий коефіцієнт використання за формулою (2.9):
Kв i= i=1nKв Pвст. іi=1nPвст. і
Для РП-1 РП-2 РП-3 відповідно:
Kв 1=135+1554135+111=0136
Kв 2=234014+72014+15035+128014234+72+15+128=0166
Kв 3=84014+164014+128014+84014+50014+150784+164+128+84+50+15==0344.
Визначаємо коефіцієнт максимуму Км = f (Кв nеф) активної потужності за формулою (2.10) та додатком Б.
nеф i= (1nPн i)21nPн i2
Таблиця 2.2 Характеристики ЕП ЦМВ
Електропривод розсувних воріт
nеф 1=12452(135)2+(111)2=124
nеф 2=123222342+722+152+1282=248
nеф 3=1112842+1642+1282+842+502+152=3735.
Коефіцієнти максимуму
Визначаємо розрахункове активне навантаження тобто максимальне середнє навантаження за інтервал усереднення за формулою (2.11):
Pp1=1051689= 1773 кВт
Pp2=17 185=3145 кВт
Pp3=214 19241=412 кВт.
Знаходимо реактивне розрахункове навантаження враховуючи:
Qр = Qсм якщо nеф 10
Qр = 11 Qсм якщо nеф 10.
Qр1 = 1132625 = 359 кВАр
Qр2 = 11358 = 3938 кВАр
Qр3 = 113454 = 37994 кВАр.
Визначаємо повне розрахункове навантаження за формулою (2.12):
S 1= 17732 + 3592=4004
S 2= 31452+39382=5039
S 3= 4122+37992=5604 .
Результати розрахунків заносимо в таблицю 2.3
4 Визначення розрахункового навантаження цеху металоріжучих верстатів
Для побудування картограми активних навантажень цеху методом коефіцієнта попиту визначається розрахункові активні навантаження всіх ЕП
цеху за формулою (2.13) :
де Рр – розрахункова потужність цеху кВт;
Кп – коефіцієнт попиту (таблиця Б.2 додаток Б);
Рвст – встановлена потужність цеху кВт.
Рр 11140 = 014 135= 189 кВт
Рр 2 4 = 014 84 = 1176 кВт
Рр 510 = 014 164 = 2296 кВт
Рр 67 = 014 128 = 1792 кВт
Рр 89 = 014 84 = 1176 кВт
Рр 121317 19 = 014 50 = 7 кВт
Рр 14 16 = 014 234 = 3276 кВт
Розрахункове навантаження
Рр 20 22 = 075 15 = 1125 кВт
Рр 232429303637 = 014 111= 1554 кВт
Рр 25 283435 = 014 72=1008 кВт
Рр 31 = 04 15 = 6 кВт
Рр 32333839 = 014 128 = 1792 кВт
Розрахункове навантаження електричного освітлення визначається по питомій потужності за формулою (2.14). Потужність яка витрачається на освітлення території підприємства не облікується [11].
де Ppo – розрахункова потужність необхідна для освітлення цеху кВт;
Pпит – питома норма освітленості цеху кВтм2;
– коефіцієнт попиту освітлювального навантаження.
Обираємо = 15 для люмінесцентних ламп = 18 для ламп розжарювання.
Pпит = 10 10-3 кВтм2
Ppo=1010-3151500=225 кВт .
PpΣ= Pp i+ Ppo=63268+225=85 768 кВт
QpΣ= PpΣ tg φср=8576818=1544 кВАр
Sp=PpΣ 2+QpΣ 2Kрм= 857682+1544210= 176623 кВА.
Результати розрахунків заносимо в таблицю 2.4.
5 Вибір вимикачів і перерізу провідників
У якості комутаційно-захисної апаратури будемо розглядати автоматичні вимикачі так як основним навантаженням цеху є трифазні двигуни які
заточувальні верстати
для черв'ячної фрези
для фрезерних головок
Кругло-шліфувальні верстати
Плоскошліфу-вальні верстати
Внутрішньо-шліфувальні верстати
потребують одночасного відключення всіх фаз крім того в лініях які захищаються можливі часті комутації що ускладнює використання запобіжників як захисних апаратів.
Для захисту ліній живлення електроприймачів передбачаємо використання селективних вимикачів.
Розрахунковий максимальний струм визначаємо за формулою (2.14):
Iм= 40043380=6083 А.
де Sм = 4004 кВА (табл. 2.3) – розрахункова максимальна потужність.
Найбільший пусковий струм:
Iп.макс = 5Iн.макс = 5873 = 4365A
де Iн.макс – номінальний струм ЕП пусковий струм якого найбільший.
Піковий струм лінії ТП-РП1:
Iп Iм + Iп.макс = 6083+ 4365 = 1045 А.
Вибираємо автоматичний вимикач ВА51-35 з номінальним струмом Iном.в = = 250 А і номінальним струмом розчеплювача Iн.розч = 125 А.
Для ВА51-35 струм спрацювання миттєвого розчеплювача 14 кА.
Вибираємо кабель з паперовою просоченою ізоляцією типу ААБГ 335.
Iп Iм + Iп.макс = 7656 + 504 = 12696 А.
Iп Iм + Iп.макс = 85144 + 387 = 123844 А.
Результати розрахунків заносимо в таблицю 2.5
Таблиця 2.5 Типи кабелів та автоматичних вимимкачів
Тип захисного апарата
КРПЛЯТЬСЯ ЗА ДОПОМОГОЮ
Обираємо трансформатори для ТП цеху металоріжучих верстатів. Загальна потужність цеху становить Рр = 9038 кВт Qр = 11327 кВАр Sp = 14647 кВА.
Встановлюємо два трансформатора з Sнтр = 100 кВА.
Визначаємо коефіцієнт завантаження трансформаторів в нормальному і аварійному режимах за формулами (2.15) та (2.16):
Kзнр= 146472100=0732
Kзар= SрSнтр = 14647100=1465.
З урахуванням можливого збільшення навантаження та категорії надійності ЕП вибираємо два трансформатора ТМ - 10035 (Sнтp = 100 кВА
Рхх = 05 кВт; Ркз=19 кВт хх = 26% Uкз = 65% kе = 012).
Втрати потужності в трансформаторах визначаємо за формулами (2.17) і (2.18):
Pтр=nPхх+kе001IxxSнтр+Pкз+kе001UкзSнтрnSтрSнтр2
Qтр=n001IххSнтр+UкзSтр2n100Sнтр
Pтр=205+01200126100+19+012001651002146471002=6358 кВт
Qтр=200126100+651464722100100=12172 квар.
Навантаження з врахуванням втрат визначаємо за фомулами (2.19) (2.21):
Р* = 9038 + 6358 = 96738 кВт
Q* = 11327 + 12172 = 12542 кВАр
S*=967382+125422= 15834 кВА.
Для живлення ЕП розраховуємо автоматичні вимикачі типовим шляхом обрахування частки I = SU.
Для ЕП1: I = 4504 = 1125 А.
Обираємо АЕ2036 та АЕ2046 для більш потужних ЕП класу С так як пусковий струм АД у 4-7 перевищує номінальний (який допускає перевищення пускового струму в 5-10 разів від номінального).
6 Розрахунок заземлення
Захисне заземлення забезпечує зниження напруги дотику при замиканні на корпус до відносно безпечних значень шляхом зменшення потенціалу заземленого обладнання; вирівнювання потенціалів підвищенням потенціалів місця на якому стоїть людина до значень що близькі до потенціалу заземлених конструктивних частин обладнання.
Захисне заземлення застосовується в трифазних трипровідних мережах до 1 кВ з ізольованою нейтраллю.
При захисному заземленні корпуси ЕО з'єднуються із заземлювачем за допомогою заземлюючих провідників.
Напруга на заземлених частинах обладнання відносно землі визначається як падіння напруги в опорі Rз ПЗ. Напруга дотику визначається за формулою (2.22) [15]:
деα ≤ 1 - коефіцієнт дотику який враховує вирівнювання потенціалів та інші фактори щодо зменшення напруги до тіла людини при його дотику до заземленого обладнання оскільки в більшості випадків напруга дотику менша ніж напруга на цьому обладнанні;
Струм на землю в мережі з ізольованою нейтраллю на підприємствах з нормальним навколишнім середовищем менший ніж 10 А. Згідно з ПУЕ опір ПЗ у мережі до 1 кВ має бути не більший ніж 4 Ом. Напруга дотику за формулою (2.22) не перевищує 40 В. Однак якщо можливе тривале замикання на конструктивних частинах обладнання величину напруги дотику близько 40 В не можна вважати безпечною.
З погляду електробезпечності у виробничих приміщеннях висока ефективність захисного заземлення можлива лише тоді якщо в умовах експлуатації підтримується великий опір ізоляції всієї мережі що значно обмежує величину струму в місці КЗ.
Заземлення – це навмисне електричне з'єднання частин ЕУ із землею за допомогою ПЗ який складається із заземлювача й заземлюючих провідників.
Заземлювач – це металевий провідник або група з'єднаних між собою провідників що знаходяться в безпосередньому з'єднанні з землею.
Заземлюючий провідник – це металевий провідник що з'єднує заземлюючі частини ЕУ із заземлювачем.
Вирізняють три види заземлення: захисне яке гарантує безпечне обслуговування ЕУ; робоче яке забезпечує нормальну роботу ЕУ в обраних режимах; заземлення блискавковідводів і розрядників яке забезпечує захист ЕУ та споруд від атмосферних перенапруг.
Заземлювати слід усі металеві частини ЕО які в звичайному стані не перебувають під напругою але можуть опинитися під нею в разі пошкодження ізоляції.
ПУЕ регламентує такі опори ПЗ:
в ЕУ напругою до 1 кВ з ізольованою нейтраллю де використовується заземлення ЕО опір має бути не більший ніж 4 Ом (установки із сумарною потужністю генераторів і трансформаторів 100 кВА і менше можуть мати опір не більший ніж 10 Ом);
в ЕУ напругою до 1 кВ із глухозаземленою нейтраллю опір ПЗ до якого приєднують нейтралі трансформаторів генераторів або виводи джерела однофазного струму має бути не більший ніж 248 Ом відповідно при лінійних напругах 660 380 220 В джерела трифазного струму або 380 220127 В джерела однофазного струму;
в ЕУ напругою понад 1 кВ із глухозаземленою нейтраллю з великими струмами на землю (110 кВ і вище) опір повинен бути не більший ніж 05 Ом;
в ЕУ напругою понад 1 кВ з ізольованою нейтраллю з малими струмами на землю (3 6 10 20 і 35 кВ) опір має задовольняти умові:
деUз = 250 В якщо ПЗ використовується тільки для ЕУ з напругою понад 1 кВ;
Uз = 125 В якщо ПЗ одночасно використовується і для ЕУ з напругою до 1 кВ;
з – розрахунковий струм замикання на землю А.
В обох цих випадках опір ПЗ має бути не більший ніж 10 Ом.
Якщо ПЗ одночасно використовується для ЕУ різних напруг то за розрахункову величину опору заземлення приймається найменша з регламентованих величин.
Для конструктивного виконання ПЗ використовують природні та штучні заземлювачі.
Природні заземлювачі - це металеві конструкції будівель та споруд трубопроводи негорючих та невибухових рідин і газів інші подібні елементи які мають гарний і надійний контакт з рунтом.
Якщо природні заземлювачі не можуть забезпечити необхідних параметрів ПЗ то як доповнення до них використовують штучні заземлювачі. Найбільш раціональними в ЕУ є два види таких заземлювачів – вертикальні стрижневі й горизонтальні заглиблені.
В основному використовують вертикальні заземлювачі з круглої сталі діаметром 12-20 мм і довжиною 3-5 м при вкручуванні та довжиною 3 м при забиванні. х з'єднують на глибині 06 - 08 м від поверхні землі за допомогою зварювання з горизонтальними заземлювачами які виконують зі смугової сталі товщиною 4x40 мм або з круглої сталі діаметром 12-20 мм.
Магістральні захисні провідники прокладаються відкрито. В установках до та понад 1 кВ з ізольованою нейтраллю їх переріз має бути не менше ніж 120 мм2 для сталі 35 мм2 – для алюмінію і 25 мм2 – для міді.
Повна провідність нульового захисного провідника має бути не менша ніж 50 % провідності фазного провідника а нульовий робочий провідник має бути розрахований на тривале протікання струму.
Кожний елемент який заземлюється приєднується до мережі заземлення окремим відгалуженням а внутрішню заземлювальну мережу слід з'єднати із зовнішнім заземлювальним контуром не менше ніж у двох місцях.
При розрахунку ПЗ визначають тип заземлювачів їх кількість та місце розміщення а також переріз заземлюючих провідників. Розрахунок ПЗ являє собою визначення опору розтікання струму штучних заземлювачів який не перевищить нормованого значення і залежить від провідності рунту конструкції заземлювача та глибини його закладання.
Провідність рунту характеризується питомим опором р (Омсм або Омм) який залежить від складу рунту його вологості температури та інших показників і може змінюватися в широкому діапазоні. Питомий опір рунту – це опір між протилежними сторонами кубика рунту з ребром 1 см або 1 м. ПУЕ рекомендує визначати питомий опір рунту шляхом безпосередніх вимірів в тому місці де будуть розміщуватися заземлювачі. При цьому слід враховувати сезонні коливання питомого опору рунту. Навесні та восени питомий опір рунту нижчий ніж узимку та влітку. Збільшення питомого опору рунту взимку та влітку враховується за допомогою коефіцієнта підвищення опору .
Розрахункове значення питомого опору рунту в місці ПЗ визначається за формулою (2.24):
де ρобм – обмірюване значення питомого опору рунту.
У разі відсутності даних виміру для розрахунків користуються значеннями питомих опорів рунтів які рекомендуються.
ПУЕ рекомендує використовувати природні заземлювачі що забезпечує значну економію коштів [5]. Якщо їх опір Rз.пр більший ніж нормована величина опору Rнорм то необхідну величину опору штучних заземлювачів Rшт визначають за формулою (2.25):
Rз.шт=Rз.прRз.нормRз.пр-Rз.норм.
За формою розташування заземлювачів розрізняють зосереджені й контурні заземлення. При контурному заземленні заземлювачі розташовуються за периметром території яка захищається а іноді також і всередині неї. Спосіб розміщення заземлювачів (у ряд або за контуром) визначається за планом установки [16].
Намічаємо ПЗ для внутрішньо цехової ТП із зовнішнього боку цеху з розташуванням вертикальних заземлювачів за контуром з відстанню між ними а = 5 м. Матеріал вертикальних заземлювачів – кругла сталь (електрод) діаметром d = 18 мм і довжиною lв = 5 м. Метод занурення вертикальних заземлювачів – вкручування. Верхні кінці вертикальних заземлювачів занурені на глибину tг = 07 м і приварені до горизонтального заземлювача із сталевої смуги шириною b = 40 мм і висотою h = 4 мм (Рисунок 2.3).
В ЕУ напругою 10 кВ якщо ПЗ одночасно використовується і для ЕУ з напругою до 1 кВ опір ПЗ визначається за формулою (2.23) причому приймається Uз = 125 В і його величина має бути не більшою ніж 10 Ом.
При виконанні ПЗ одночасно для заземлення ЕО до і понад 1 кВ приймається опір ПЗ тієї установки де він є мінімальним. Зі сторони напруги 038022 кВ Rз ≤ 4 Ом. Остаточно приймається Rз.норм ≤ 4 Ом.
Величина питомого опору рунту (Омм) у місці спорудження ПЗ (для суглинку = 100 Омм). Коефіцієнти вертикальної прокладки Кв і горизонтальної прокладки Кг приймаються для 3-го кліматичного району Кв=13 Кг = 25).
Рисунок 2.3 – Конструкція пристрою заземлення
– вертикальний заземлювач; 2 – горизонтальний заземлювач;
– заземлюючий провідник.
Розрахункові питомі опори рунту для вертикальних і горизонтальних заземлювачів визначаються за формулами (2.26) та (2.27) відповідно:
в = 13 100 = 130 Омм
г = 25 100 = 250 Омм.
Визначаємо опір розтікання одного вертикального електрода за формулою (2.28):
Rз.в=0366ρр.вlвlg2ldd+12lg4tв+lв4tв-lв
Rз.в=03661305lg251810-3+12lg432+5432-5=2782 Ом.
Обираємо кількість заземлювачів n = 20 тоді Кв.в.е = 047. Наближену кількість вертикальних заземлювачів розраховуємо за формулою (2.29):
Приймаємо n = 15 шт.
Опір розтікання горизонтального заземлювача визначаємо за формулою (2.30):
Rз.г=0366ρр.гlгlg2lг2btг
Rз.г=0366250515lg251524010-307=684 Ом.
При кількості вертикальних заземлювачів у контурі n = 15коефіцієнт використання горизонтальної смуги Кв.г.е = 03. Тоді опір розтікання горизонтального заземлювача знаходимо за формулою (2.31):
Rз.г.е=68403=228 Ом.
Уточнений опір вертикальних електродів з урахуванням горизонтальної смуги розраховуємо за формулою (2.32):
Rз.в.е=Rз.г.еRз.нормRз.г.е-Rз.норм
Rз.в.е=2284228-4=485 Ом.
Уточнена кількість вертикальних електродів визначається з урахуванням n = 15аlв = 1 тоді Кв.в.е = 05 обраховуємо за формулою (2.33):
Остаточно приймаємо контур пристрою заземлення з 12-ма вертикальними електродами.
Під час руху атмосферних мас внаслідок тертя кристалів льоду водяного пилу та інших частинок хмари зі струменем теплого повітря виникають електричні заряди. Негативно заряджені частинки водяного пилу під дією вітрів переміщаються на великі відстані призводять до виникнення негативно зарядженої газової хмари яка з землею утворює своєрідний електричний конденсатор діелектриком якого є повітря між газовою хмарою і землею. Таким чином між землею і газовою хмарою створюється атмосферне електричне поле напруженість якого в середньому дорівнює 10квм. По мірі концентрації електричних зарядів на землі чи в хмарі збільшується напруженість електричного поля між землею і хмарою і коли вона досягне критичного значення (30 квсм) з’являються умови для виникнення блискавки. Блискавки бувають лінійними та кульковими. Тривалість розряду лінійної блискавки в середньому 5 км. Кульова блискавка червоного кольору жовтого або оранжевого. Вона може мати діаметер близько 1-20 см і більше. Пересувається горизонтально по поверхні землі на висоті 1-15 м зі швидкістю кілька метрів за секунду. Температура в кулі досягає 3000 - 50000 оС. Тривалість існування від кількох секунд до хвилини. В будівлі проникає крізь вузькі щілини по електропроводі у відкриті вікна вентиляційні отвори та інше. Дотикання з нею призводить до сильних опіків та вибуху. Зявляється вона під час або після бурі. Для захисту від кулькової блискавки закривають вікна двері а вентиляційні отвори та димоходи перегороджують заземленими металічними решітками зі сталевого пруту діаметром 2-25 мм площею 3-4 см. Дія лінійної блискавки на будівлі та споруди виявляється в прямому ударі блискавки по об’єкту [15].
Найнебезпечнішим є прямий удар в об’єкт який призводить до руйнування виникнення пожежі а також враження тварин і людей. Для захисту від дії наведених потенціалів застосовуються спеціальні технічні засоби які знижують перенапругу на металевих конструкціях що потрапили в зону дії блискавки. Для захисту будівель і споруд від прямого удару блискавки застосовують систему блискавкозахисту. Залежно від призначення і характеру будівлі ступеня її вогнестійкості вибухової та пожежної безпеки кількості грозових годин на рік в даній місцевості визначають необхідність виконання блискавкозахисту за допомогою відповідних розрахунків.
Блискавкозахист – це комплекс захисних пристроїв які забезпечують захист людей збереження будівель і споруд обладнання матеріалів від вибуху загорання і руйнування. Блискавковідводи складаються з блискавкоприймача струмовідводу заземлюючого пристрою та опору на який закріплені блискавкоприймачі та струмовідводи. Блискавкоприймачі можуть бути: стержневими тросовими сітчастими.
Стержневі та тросові блискавковідводи характерезуються зоною захисту – частиною простору всередині якого будівлі споруди та інші обєкти захищені від ударів блискавки з певним рівнем надійності. За рівнем надійності захисту встановлено два типи зон захисту:
А - з рівнем надійності захисту 995 %
Б - з рівнем надійності захисту 95 %
Найменшим і постійним за значенням ступенем надійності володіє поверхня зони захисту; у міру просування всередину зони надійність захисту збільшується. Будівлі і споруди або їх частини залежно від призначення інтенсивності грозової діяльності в районі їх місцезнаходження повинні бути захищені відповідно до категорії і типу зони захисту.
Всі будівлі і споруди діляться на три категорії:
- виробничі будівлі і споруди з вибухонебезпечними приміщеннями класів В- і В- за ПУЕ; будинків електростанцій і підстанцій;
- інші будівлі і споруди з вибухонебезпечними приміщеннями які відносяться до категорії;
- всі інші будівлі і споруди в тому числі й вибухонебезпечні приміщення.
Будівлі і споруди віднесені до I і II категорій повинні бути захищені від прямих ударів блискавки електростатичної і електромагнітної індукції а також занесення високих потенціалів через наземні і підземні металеві комунікації.
Будівлі і споруди віднесені до III категорії повинні бути захищені від прямих ударів блискавки і занесення високих потенціалів через наземні металеві комунікації. При ширині будівель і споруд більше 100 м повинні виконуватися заходи щодо вирівнювання потенціалу всередині будівлі.
Зовнішні установки віднесені до II категорії повинні бути захищені від прямих ударів блискавки і електричної індукції. Зовнішні установки віднесені до III категорії повинні бути захищені від прямих ударів блискавки.
Очікуване число уражень блискавкою будівель і споруд необладнаних блискавкозахистом на рік визначимо за формулою (2.34) [11]:
N=(S+6hx)(L+6hx)n10-6
де S L - ширина і довжина споруди що захищається;
n - кількість ударів блискавки на 1 км2 за рік.
N=30+6850+68610-6=0046.
Відповідно до рекомендацій для промислових підприємств категорія влаштування блискавкозахисту і тип зони захисту обираємо: категорія влаштування блискавкозахисту тип зони захисту Б.
Цех металоріжучих верстатів має такі розміри:
На практиці для захисту будівель і споруд від прямих ударів блискавки найбільше розповсюдження отримали стержневі та тросові блискавкоприймачі.
Так як цех що захищається має велику довжину приймаємо виконання захисту одиночним тросовим блискавкоприймачем.
Для зони типу Б висота одиночного тросового блискавкоприймача визначається за формулою (2.35):
hx - висота споруди що захищається.
Висоту зони захисту обраховуємо за формулою (2.36):
Радіус торцевих областей зони захисту на рівні землі знаходимо за формулою (2.37):
Ширину зони захисту на ділянці між опорами на рівні землі визначаємо за формулою (2.38):
S0=2398=796 м.QUOTEQUOTES0=2r0S0=2r0
Радіус торцевих областей зони захисту на висоті hx над землею обраховуємо за формулою (2.39) :
rx=17234-8092=24997 м25 м.
Ширину зони захисту на ділянці між опорами на висоті hx над землею знаходимо за формулою (2.40):
Відстань hвід сталевого троса перерізом 35 - 50 мм2 до поверхні землі в точці його найбільшого провісу дорівнює (при довжині прольоту а 120 м)
де hоп - висота опори.
Приймаємо висоту блискавкоприймача 25 м отже висота бокових опор дорівнює: hоп = h + 2 = 25 + 2 = 27 м.
Схематично зони захисту тросового блискавкоприймача зображені на рисунку 2.5.
Використовуючи результатів обрахунків та вибору будуємо принципову схему електропостачання ЦМВ що зображена на рисунку 2.6.
Рисунок 2.5 – Зони захисту тросового блискавкоприймача
Рисунок 2.6 Принципова схема електропостачання цеху металоріжучих верстатів
Також будуєму схему електрозабезпечення цеху (рисунок 2.7).
У даному розділі представалені основні відомості про ЦМВ наведені розміри цеху відомості про категорії надійності ЕП цеху наведені електричні параметри ЕП. Були обраховані середня активна та реактивна потужність за найбільш завантажену зміну групові коефіцієнти використання та інші параметри які дозволили розрахувати повне навантаження на кожен з трьох РП цеху. Визначено навантаження цеху та повна потужність цехової ТП. Обрано наступні вимикачі для РП: РП1: ВА51-35 РП2: ВА51-35 РП3: ВА52-35.
Також було обрано кабелі для ліній ТП-РП1 ТП-РП2 ТП-РП3 типу ААБГ з перерізами відповідно 3х35 3х50 3х50. Спосіб прокладання кріплення за допомогою скоб.
Рисунок 2.7 Схема електрозабезпечення цеху металоріжучих верстатів
Силові трасформатори для ЦМВ ТМ-10035. Визначені втрати в трансформаторах були враховані потужність з урахуванням даних втрат перерахована. Далі було розраховано пристрій заземлення для цеху та блискавкозахист ЕП цеху. Блискавкозахист виконано одиночним тросовим блискавкоприймачем. Категорія влаштування блискавкозахисту тип зони захисту Б.
Для безпеки ЕП при КЗ та тривалих перевантаженнях обрано автоматичні вимикачі типу АЕ2046 та АЕ2036 класу С.
Розроблена схема електропостачання цеху металоріжучих верстатів забезпечує надійне живлення та відповідає вимогам по забезпеченню потрібних показників якості електроенергії.
КОМПЕНСАЦЯ РЕАКТИВНО ПОТУЖНОСТ
Джерела та споживачі реактивної енергії
Асинхронні електродвигуни флуоресцентні лампи індукційні печі силові зварювальні і інші спеціальні трансформатори зварювальні автомати для дугового зварювання на змінному струмі або зварювання контактним опором котушки контакторів і реле лінії електропередач споживають разом з активною і реактивну потужність. Реактивна потужність затрачається на створення змінних електромагнітних полів. Як відомо чим більша реактивна потужність при постійній активній тим нижче коефіцієнт потужності .
При зниженні коефіцієнта потужності споживачів (при незмінній активній потужності) внаслідок зростання реактивного струму збільшуються втрати електроенергії в мережах трансформаторах і генераторах. При значному зниженні значення коефіцієнта потужності трансформатори та генератори виявляються настільки завантаженими реактивними струмами що подальше отримання від них активної потужності стає нереальним. Крім того при зниженні коефіцієнта потужності збільшуються і втрати напруги в мережах і практично всі показники якості електроенергії за напругою залежать від обсягів споживання реактивної потужності промисловими установками [17].
Реактивна потужність визначається при синусоїдальній напрузі мережі живлення наступним чином:
у випадку однофазних навантажень за формулою (3.1):
Q = UI1 sin φ = P tg φ
де tg φ = Q P - коефіцієнт реактивної потужності
P = UI1 cos φ - активна потужність навантаження
cos φ - коефіцієнт потужності.
у випадку трьохфазних навантажень за формулою (3.2)
Рівень компенсованої реактивної потужності QК визначається (за формулою (3.3)) як різниця реактивних потужностей навантаження споживача Qс та потужності що надається споживачеві енергосистемою Qе:
QК= Qс+Qе (tg φс- tg φе)
Потреби в реактивній потужності зазвичай перевищують можливості її покриття генераторами на електростанціях оскільки більша частина промислових навантажень – це споживачі реактивної потужності.
Таким чином компенсація реактивної потужності є важливою складовою частиною комплексу організаційно-технічних заходів з регулювання режимів електроспоживання і обмеження максимумів навантаження на промислових підприємствах.
Споживачами реактивної енергії яка необхідна для створення магнітних полів є як окремі складові СЕП (трансформатори ЛЕП реактори) так і такі ЕП які перетворюють енергію з одного виду в інший по принципу своеї дії використовують магнітне поле (асинхронні двугуни індукційні печі та дугові печі зварювальні трансформатори).
До 80-85% всієї реактивної енергії звязаної зі своренням магнітних полів
споживають асинхронні двигуни (60%) і трансформатори (25%). Відносно мала частка реактивної енергії припадає на інших її споживачів наприклад на індукційні печі зварювальні трансформатори випрямлячі люмінісцентне освітлення ЛЕП.
Сучасні асинхронні двигуни споживають реактивний струм що складає біля 20-40% від номінального струму. Асинхронні електродвигуни споживають при номінальному навантаженні реактивну потужність що визначається за формулою (3.4):
Qном= Pном tg φномном
де Pном ном - відповідно номінальна потужність (кВт) і ККД двигуна; tg φном тангенс відповідаючий номінальному значенню сos φном двигуна. Реактивна потужність що споживається з мережі при холостому ході (кВар) визначається за формулою (3.5):
де IХХ- струм холостого ходу двигуна А
UД - напруга на затискачах двигуна кВ.
Для двигунів з tg φном = 091 - 093 реактивна потужність холостого ходу складає біля 60% реактивної потужності при номінальному завантаженні двигуна. Для двигунів з cos φном = 077 - 08 реактивна потужність холостого ходу складає біля 70%.
При завантаженнях асинхронного електродвигуна менше номінального приріст споживання реактивної потужності в порівнянні з холостим ходом пропорційний квадрату коефіцієнта завантаження двигуна тоді реактивна потужність при довільному навантаженні визначається за формулою (3.6):
де =PPном коефіцієнт завантаження двигуна. Звідси слідує висновок що заміна не завантажених двигунів на двигуни меншої потужності буде сприяти зниженню споживання реактивної потужності. Досвід показує що якщо середнє навантаження асинхронних двигунів по потужності не перевищує 45% номінальної потужності то їх слід замінити електродвигунами меншої потужності. Якщо навантаження становить 45-70% то необхідно провести техніко-економічну перевірку доцільності заміни двигуна на двигун меншої потужності.
В ряді випадків ефективним засобом із зниження споживання реактивної потужності є переключення обмоток недовантаженого асинхронного двигуна з трикутника на зірку. Оскільки при цьому пусковий і обертовий момент зменшуються в 3 рази. Переключення можна виконувати при низькому навантаженні – до 35% номінальної потужності. Переключення завантажених на 25% електродвигунів приводить до наближення їх коефіцієнта потужності до номінального.
Одним з ефективних заходів по зниженню споживання реактивної потужності асинхронними електродвигунами є використання обмежувачів холостого ходу станків. Обмежувач холостого ходу автоматично відключає магнітний пускач двигуна на між операційний час.
Сучасні асинхронні електродвигуни проектуються з мінімально можливим повітряним зазором між статором і ротором. Це зменшує опір шляху магнітного потоку і споживання реактивної потужності. Магнітним опором повітряного зазору обумовлено 70-80% реактивної потужності що споживаються асинхронним двигуном на холостому ходу.
При експлуатації електродвигуна відбувається нерівномірне зношення підшипників що викликає асиметрію магнітного поля двигуна і погіршення ККД на 14-37% а також погіршення коефіцієнта потужності на 001-0025 в порівнянні з паспортними даними. При появі значного осьового зрушення ротора також збільшується споживання реактивної потужності двигуном. Різке погіршення коефіцієнта потужності відбувається також при проточці ротора замість заміни зношених підшипників при ремонтів оскільки при цьому збільшується повітряний зазор.
Трапляються випадки коли згорівшу обмотку статора асинхронного двигуна міняють проводами з меншим поперечним розрізом. Або з меншим числом витків ніж це необхідно за технологією. В той же час зменшення числа витків на 10% зменшує магнітний потік на 10% і підвищує індукцію в сталі. Реактивна потужність і струм холостого ходу двигуна збільшується приблизно на 25% коефіцієнт потужності погіршується на 005-006. Погіршується і ККД двигуна внаслідок збільшення активних втрат в сталі.
Сучасні досягнення напівпровідникової техніки дозволяють конструювати такі перетворювачі (компенсаційні) що вони можуть підтримувати максимальний коефіцієнт потужності електроприводу і навіть генерувати реактивну потужність. Такі перетворювачі необхідно використовувати в першу чергу.
Трансформатори є другою найбільш крупною групою електроприймачів по споживанню реактивної потужності.
При холостому ході коли виводи вторинної обмотки розімкнені в первинній обмотці протікає струм холостого ходу з діючим значенням Х. Повна потужність для однофазного трансформатора S = U1IХ. ї реактивна складова QХХ= U1Ixsinφx витрачається на перемагнічування сталі магнітопровода активна складова Px= U1Ixcosφx покриває втрати при холостому ході трансформатора. Коефіцієнт потужності при холостому ході трансформатора визначається за формулою (3.7):
cosφх=PстS= Ix2R1+PстIхU= Px3U1Ix
Слабо завантажені трансформатори як і асинхронні двигуни мають низький коефіцієнт потужності. Тому важливо правильно вибирати потужності трансформаторів при проектуванні а також здійснювати перегрупування і заміну не завантажених трансформаторів в процесі експлуатації. Заміна трансформаторів на менш потужні признано доцільним у випадку якщо вони завантажені менше ніж на 30%. Необхідно також слідкувати щоб у вихідні та неробочі часи трансформатори відключались.
З метою раціоналізації роботи трансформаторів стосовно режимів споживання реактивної потужності також можна переводити навантаження тимчасово завантажених менш ніж на 30% на інші трансформатори; відключення їх при роботі на холостому ходу.
Заходи з підвищення коефіцієнта потужності в електроустановках можна розділити на дві групи: перша – при яких не потрібна установка компенсуючих пристроїв і друга – при яких потребується компенсуючих пристроїв. Компенсація реактивної потужності у споживачів дозволяє:
знизити струм в передаючих елементах мережі що призводить до зменшення поперечного перерізу проводів;
зменшення повної потужності що знижує потужність трансформаторів та їх числа;
зменшення втрат активної потужності а відповідно і потужності генераторів на електростанціях [18].
Сутність будь-яких заходів із зниження споживання реактивної потужності заключається в обмеженні впливу електроприймача на мережу живлення шляхом впливу на сам електроприймач.
2 Заходи компенсації реактивної потужності
До заходів першої групи відносяться:
підвищення завантаження асинхронних двигунів;
ліквідація режиму роботи асинхронних двигунів без навантаження шляхом установлення обмежувачів холостого ходу коли між операційний період більший 10 с;
перемикання обмоток статора асинхронних електродвигунів напругою до 1000 В із трикутника на зірку якщо їх завантаження менше 40% ( знижує потужність двигуна в 3 рази);
вибір потужності трансформаторів близькою до необхідного навантаження заміна або відключення трансформаторів які завантажені у середньому менше ніж на 30% номінальної потужності;.
плавне регулювання напруги за допомогою тиристорних пристроїв;
поліпшення якості ремонту електродвигунів при якому зберігаються їх номінальні дані.
використання обмежувачів холостого ходу асинхронних електродвигунів та зварювальних агрегатів.
Заміна асинхронних двигунів синхронними.
Упорядкування технологічного процесу що створює кращий енергетичний режим роботи електрообладнання.
Заміна перестановка і виключення малозавантажених технологічних агрегатів.
Використанням перетворювачів з великим числом фаз випрямлення штучної комутації вентилів і обмеженим вмісту вищих гармонік в струмі що споживається.
До другої групи компенсації реактивної потужності відноситься встановлення компенсуючих пристроїв [19]. Зазвичай компенсація реактивної потужності реалізується за допомогою таких технічних засобів як компенсуючі пристрої різного роду: синхронні двигуни (компенсатори) комплектні конденсаторні установки (ККУ) фільтрокомпенсуючі пристрої статистичні компенсатори (керовані тиристорами реактори або комутовані тиристорами конденсатори) які розміщуються в тих чи інших місцях мережі споживача.
Якщо заходи першої групи не підвищують коефіцієнт потужності до 09-095 то застосовуються штучні компенсуючі пристрої. Наприклад встановлення конденсаторної батареї біля асинхронного електроприводу дозволяє уникнути необхідності завантаження мережі живлення електроприводу реактивною потужністю [20].
Розрахунок компенсації реактивної потужності
Перевіряємо мінімально необхідне число трансформаторів в цеховій ТП за формулою (3.8):
Реактивна потужність з урахуванням вибору знаходимо за формулою (3.9):
Qв=114651002-967382=10152 кВАр.
Перевіряємо значення коефіцієнта потужності сos за формулою (3.10):
cosφ=9673815834=065.
При такому значенні коефіцієнта потужності можливі значні втрати. Слід підвищувати потужність батарей конденсаторів щоб досягти співвідношення сos = 095 - 098.
Знаходимо різницю реактивних потужностей яку необхідно компенсувати за формулою (3.11):
Qбк = 12542 10152 = 239 кВАр.
Вибираємо тип КУ для мережі з додатка В для мережі U = 380 В найближчу по потужності до 239 кВАр УКРП - 04-25-5У3 з реактивною потужністю 25 кВАр.
Результати розрахунків відображаємо в таблиці 3.1.
Таблиця 3.1 – Результати розрахунків
Тип конденсаторної установки
Номінальна потужність кВАр
Потужність регульованих ступенів кВАр
Було проведено розрахунок компенсації реактивної потужності так як коефіціент потужності становив 065 його значення було компенсовано до рівня 097 прийнятного за ПУЕ. Компесацію проводимо на рівні ТП. Після закінчення розрахунків обираємо ККУ типу УКРП - 04-25-5У3 з номінальною потужністю 25 кВАр. Регулювання здійснюється в межах 5 кВАр. Для підключення КУ до мережі обираємо вимикач АЕ2046 з номінальним струмом 63А.
ТЕХНКА БЕЗПЕКИ ПРИ РОБОТ В ЦЕХУ ТА ЕКСПЛУАТАЦ ЦЕХОВИХ ЕЛЕКТРОУСТАНОВОК
Заходи і засоби безпечної експлуатації електроустановок
Застосовувані в електроустановках захисні заходи умовно можна поділити на дві групи: ті що забезпечують безпеку при нормальному режимі роботи електроустановок і ті що забезпечують безпеку при аварійному режимі роботи.
Електрична ізоляція — це шар діелектрика або конструкція виконана з діелектрика котрим вкривається поверхня струмоведучих частин або котрим струмоведучі частини відділяються одна від одної. Стан ізоляції характеризується її електричною міцністю діелектричними втратами та електричним опором. золяція запобігає протіканню струмів через неї завдяки великому опору [21].
З метою забезпечення надійної роботи ізоляції здійснюються профілактичні заходи. Перш за все слід виключити механічні пошкодження зволоження хімічний вплив запилення. Але навіть за нормальних умов ізоляція постійно втрачає свої початкові властивості старіє. З плином часу виникають місцеві дефекти в зв'язку з чим опір ізоляції починає різко знижуватись а струм втрат — зростати. В місці дефекта з'являються часткові розряди ізоляція вигорає. Відбувається так званий пробій ізоляції внаслідок чого виникає коротке замикання котре може призвести до пожежі або до ураження струмом. З метою запобігання цього здійснюється періодичний і безперервний контроль ізоляції. Періодичний контроль ізоляції передбачає вимірювання активного опору ізоляції у встановлені правилами терміни (1 раз на 3 роки) а також при виявленні дефектів. Вимірювання опору ізоляції здійснюється на вимкненій електроустановці за допомогою мегомметра.
Встановлено норми опору ізоляції різних електроустановок. Наприклад опір ізоляції силових та освітлювальних електропроводів повинен бути не менше 05 МОм. Дієвим захисним засобом є використання подвійної ізоляції. В цьому випадку крім робочої основної ізоляції застосовується додаткова ізоляція. Вона призначена для захисту від ураження струмом у випадку пошкодження робочої ізоляції. Захисна подвійна ізоляція може забезпечити безпеку при експлуатації будь-якої електроустановки. Прикладом може бути електрична дриль з пластмасовим корпусом. Однак пластмаса має невисоку механічну міцність ненадійне з'єднання з металом. Область застосування подвійної ізоляції — електроустановки невеликої потужності. При пошкодженні робочої ізоляції перехід напруги на корпус та потрапляння людей під напругу дотику неможливі.Однак подвійна ізоляція не виключає небезпеки ураження при дотику до струмоведучих частин внаслідок часткового пошкодження корпуса або при ремонтах. З подвійною ізоляцією виготовляють апаратуру електропроводок (розподільчі коробки вимикачі розетки вилки патрони ламп розжарення) переносні світильники електровимірювальні прилади електрифіковані ручні інструменти (дриль дискова пилка рубанок тощо) та деякі побутові прилади.
Дотик до струмоведучих частин завжди небезпечний навіть в мережі напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю з доброю ізоляцією та малою ємністю не кажучи вже про мережі з заземленою нейтраллю та мережі з напругою понад 1000 В. В останньому випадку небезпечне навіть наближення до струмоведучих частин. В електроустановках напругою до 1000 В застосування ізольованих проводів забезпечує достатній захист від ураження при дотику до них. Однак ізольовані дроти котрі знаходяться під напругою понад 1000 В не менш небезпечні ніж оголені. В цих випадках одним із засобів забезпечення безпеки є стаціонарні огороджувальні пристрої. Вони поділяються на суцільні та сітчасті. Суцільні огородження у вигляді кожухів та кришок застосовуються в електроустановках напругою до 1000 В. Сітчасті огородження мають двері котрі закриваються на замок. До огороджувальних пристроїв відносять також тимчасові переносні огородження (щити ізолюючі накладки ізолюючі ковпаки тимчасові переносні заземлення). Огородження обладнуються кришками або дверима що закриваються на замок або обладнаними блокуваннями.
Блокуванням називається автоматичний пристрій за допомогою котрого запобігають неправильним небезпечним для людини діям. Робочими елементами блокування можуть бути механічні пристрої защіпки фігурні вирізи (механічне блокування) блок-контакти котрі діють на розрив електричної ланки (електричне блокування) а також електромагнітне блокування [22].
Електричне блокування дозволяє вимикати напругу при відкриванні дверей огороджень дверей корпусів та кожухів або при знятті кришок. При електричному блокуванні блокувальні контакти зблоковані з дверима або кришкою при відкриванні дверей або знятті кришки розмикають ланку живлення котушки магнітного пускача. За такої схеми обрив ланки управління та випадкове відкривання дверей не являє небезпеки оскільки електроустановка буде знеструмленою.
Розташування струмоведучих частин на недосяжній висоті або в недоступному місці забезпечує безпеку без огороджень та блокувань. Вибираючи висоту підвішування слід враховувати можливість ненавмисного дотику до частин що перебувають під напругою довгими металевими предметами.
2Загальні вимоги техніки безпеки при роботі цеху металорізальних верстатів
Основними нормативними документами що регламентують безпеку робіт на металорізальних верстатах є: ГОСТ 12.3.025-80 ССБТ. «Обработка металлов резанием. Требования безопасности»; НАОП 1.4.10-1.02-83 «Правила з техніки безпеки і виробничої санітарії при холодній обробці металів» ГОСТ 12.2.009-80 ССБТ. «Станки металлообрабатывающие. Общие требования безопасности» [23].
Згідно з цими нормативними документами вимоги безпеки до процесів обробки різанням мають бути викладені в маршрутних картах картах ескізів технологічних інструкціях відомостях операцій картах технологічного процесу картах типового технологічного процесу операційних картах та інших технологічних документах.
Вимоги безпеки повинні виконуватися протягом усього технологічного процесу включаючи операції технічного контролю транспортування складування об'єктів обробки і збирання технологічних відходів виробництва.
У технологічній документації на обробку різанням повинні вказуватися засоби захисту працюючих. Режими різання повинні забезпечувати безпеку роботи відповідати вимогам стандартів і технічних умов для відповідних інструментів.
Установка оброблюваних заготівель і зняття готових деталей під час роботи устаткування допускається поза зоною обробки при застосуванні спеціальних позиційних пристосувань (наприклад поворотних столів) що забезпечують безпеку праці працюючих.
При обробці різанням заготівель що виходять за межі устаткування повинні бути встановлені переносні огородження і знаки безпеки.
Для виключення зіткнення рук верстатників із пристосуваннями що рухаються і інструментом при установці заготівель і знятті деталей повинні застосовуватися автоматичні пристрої (механічні руки револьверні пристосування бункери).
Для охолодження зони різання застосовуються з дозволу Міністерства охорони здоров’я масляні мастильно-охолоджувальні рідини (МОР) емульсії синтетичні і напівсинтетичні рідини з температурою спалаху не нижче 150° вільні від кислот.
Стружку (відходи виробництва) від металорізальних верстатів і робочих місць варто забирати механізованими способами за допомогою різних транспортерів.
Прибирання робочих місць від стружки і пилу повинно проводитися способом що виключає пилоутворення.
Для контролю розмірів оброблюваних заготівок під час роботи устаткування повинні передбачатися спеціальні прилади що дозволяють виробляти виміри автоматично без зняття деталей. Контроль розмірів оброблюваних заготівок на верстатах і зняття деталей повинні проводитися лише при відключених механізмах обертання або переміщення заготівок інструменту і пристосувань.
Загальні вимоги до верстатів всіх типів (ГОСТ 12.2.009-80):
наявність захисних пристроїв що обгороджують відповідної конструкції що не обмежує технологічні можливості верстата і не викликає незручностей при роботі;
наявність запобіжних пристроїв і блокувань;
виконання вимог до органів керування;
наявність відповідних пристроїв для переміщення установки і закріплення заготівель та інструмента на станині;
виконання вимог до змащення й охолодження верстата;
виконання вимог до гідравлічних і пневматичних приводів верстата;
виконання вимог до відводу стружки;
наявність пристроїв для видалення пилу дрібної стружки й інших шкідливих домішок;
виконання вимог до робочих площадок;
- включення вимог безпеки в технічну документацію.
Крім того при роботі металообробних верстатів повинні виконуватися вимоги по забезпеченню електробезпеки і освітленню робочих місць.
В даній дипломній роботі виконаний розрахунок електропостачання цеху металоріжучих верстатів. Основне завдання роботи вибір найбільш оптимального варіанту схеми параметрів електромережі та її складових що дозволить забезпечити необхідну надійність електроживлення та безперебійну роботу цеху.
В ході виконання дипломної роботи спочатку був проведений аналіз цехового електропостачання. Вибрана величина живлячої ЕП напруги. Було з’ясовано що ЕП цеху належать до та III категорії надійності електропостачання. Тобто для живлення цеху необхідно використовувати двотрансформаторну підстанцію. З урахуванням оптимального завантаження були вибрані два трансформатори типу ТМ потужністю 100 кВА.
Розрахована необхідна потужність конденсаторних батарей які компенсують реактивну потужність та обрано КУ типу УКРП-04-25-5УЗ. Реактивна потужність батареї 25 кВАр ступінь регулювання 5 кВАр. Коефіціент потужності компенсовано зі значення 065 до 097.
Для розподільної мережі вибираємо кабелі типу ААБГ.
Щоб зменшити напругу дотику і забезпечити необхідний рівень захисту був розрахований заземлюючий пристрій що складається з 12 вертикальних електродів.
Захист від блискавки забезпечується тросовим блискавкозахистом.
Також у роботі були наведені основні вимоги техніки безпеки при роботі в цеху металоріжучих верстатів та експлуатації цехових електроустановок.

ТитулПояснЗапискиДП (стр.1).doc

МНСТЕРСТВО ОСВТИ НАУКИ УКРАНИ
ЖИТОМИРСЬКИЙ ВЙСЬКОВИЙ НСТИТУТУ МЕН С.П.КОРОЛЬОВА
ДЕРЖАВНОГО УНВЕРСИТЕТУ ТЕЛЕКОМУНКАЦЙ
Факультет інформаційних та телекомунікаційних систем
Кафедра електротехнічних систем
(повна назва кафедри)
Пояснювальна записка
до дипломного проекту (роботи)
(освітньо-кваліфікаційний рівень)
на тему: Електропостачання цеху металоріжучих верстатів
Виконав: студент 31 курсу групи 313
напряму підготовки (спеціальності)
050701 “Електротехніка та.
напряму підготовки спеціальності)
(прізвище та ініціали)
Керівник викладач кафедри ЕТС .
(посада вчене звання науковий ступінь
прізвище та ініціали)
Рецензент викладач кафедри КС
м. Житомир – 2015 рік

Рецензія(стр.4,5).doc

на дипломний проект (роботу)
студента(ки) 313 . навчальної групи НЕСТЕРУКА
Рецензент викладач кафедри КС
(вчене звання науковий ступінь)
НЕТРЕБКО РУСЛАН ВАСИЛЬОВИЧ
( прізвище ім’я по батькові)
Рецензія складається у довільній формі повинна вміщувати об’єктивну
оцінку виконаної роботи і відображати такі основні питання:
Відповідність змісту дипломного проекту (роботи) завданню.
Ступінь і якість виконання завдання якість його оформлення.
Науково-технічний рівень виконання роботи глибину і обрунтованість
прийнятих рішень цінність отриманих результатів і можливість їх
Якість виконання креслень і відповідність їх вимогам ДСТУ і СКД а
також вміння виконавця логічно і грамотно викладати матеріал в
пояснювальній записці.
Позитивні сторони і недоліки дипломного проекту (роботи). Допущені
Пропонована оцінка дипломного проекту (роботи).
нші питання на розсуд рецензента.

Завдання спеціаліст.doc

Кафедра Кібербезпеки та інженерії
Освітньо-кваліфікаційний рівень спеціаліст
Напрям підготовки 6.050701 Електротехніка та електротехнології
Спеціальність 7.05070103 Електротехнічні системи електроспоживання
Завідувач кафедри №9
НА ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ (РОБОТУ) СТУДЕНТУ
НЕСТУРУКУ ВТАЛЮ СЕРГЙОВИЧУ
(прізвище ім’я по батькові)
керівник проекту (роботи)
ГОНЧАРЕНКО ЮРЙ ПАВЛОВИЧ _
( прізвище ім’я по батькові науковий ступінь
затверджені наказом начальника інституту від “ ” січня 2016 року №
Строк подання студентом проекту (роботи) 11 червня 2016 року
характеристика архітектурно-планувального рішення цеху технічні
характеристики споживачів електроенергії; план цеху з вказівкою основних
розмірів та розміщення споруд
Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань які потрібно
Компенсація реактивної потужності .
Техніка безпеки при роботі в цеху та експлуатації цехових
. Перелік графічного матеріалу (з
точним зазначенням обов’язкових креслень)
Схема електрозабезпечення цеху металоріжучих верстатів
Принципова електрична схема електропостачання цеху
Консультанти розділів проекту (роботи)
Розділ Прізвище ініціали та посада Підпис дата
-2 Федяєв О.Л. викладач 16.04.16р. 25.04.16р.
-4 Новіков О.В. ст.викладач 28.04.16р. 18.05.16р.
видачі завдання 19 січня 2016 року
№ Назва етапів дипломного Строк Примітка
зппроекту (роботи) виконання
Узгодження теми вихідних даних визначення 19.01.16р.
Вибір та пояснення схеми електропостачання. 26.01.16р.
Технічна характеристика електроустановок
Формування змісту розрахункової частини 12.02.16р.
Проведення розрахунку параметрів схеми 28.02.16р.
електропостачання цеху
Проведення розрахунку технологічних параметрів 30.03.16р.
схеми електропостачання
Розрахунок та вибір електрообладнання 8.05.16р.
Обрунтування заходів безпеки при експлуатації 17.05.15р.
Уточнення складу графічної частини проекту 22.05.15р.
Оформлення пояснювальної записки. Перевірка 28.05.15р.
відповідності проекту діючим нормам за змістом і
оформленням. Підготовка до захисту. Складання
плану доповіді окремих питань
Попередній захист роботи 5.06.15р.
Корегування роботи за результатами попереднього 15.06.15р.
захисту. Отримання рецензії. Підготовка до
(прізвище та ініціали)
( підпис ) (прізвище та

Завдання(стр.2,3).doc

Факультет інформаційних та телекомунікаційних систем
Кафедра електротехнічних систем
Освітньо-кваліфікаційний рівень бакалавр
Напрям підготовки 6.050701 “Електротехніка та електротехнології”
НА ДИПЛОМНИЙ ПРОЕКТ (РОБОТУ) СТУДЕНТУ
НЕСТУРУКУ ВТАЛЮ СЕРГЙОВИЧУ
(прізвище ім’я по батькові)
Тема проекту (роботи) Електропостачання цеху металоріжучих верстатів
керівник проекту (роботи)
ЧЕРКЕС ОЛЕГ МИХАЙЛОВИЧ .
( прізвище ім’я по батькові науковий ступінь
затверджені наказом начальника інституту від “18” лютого 2015 року №
Строк подання студентом проекту (роботи) 11 червня 2015 року
характеристика архітектурно-планувального рішення цеху технічні
характеристики споживачів електроенергії; план цеху з вказівкою основних
розмірів та розміщення споруд
Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань які потрібно
АНАЛЗ ПОБУДОВИ МЕРЕЖ ЦЕХОВОГО ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ . 2
РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ СПОЖИВАЧВ ЦЕХУ МЕТАЛОРЖУЧИХ ВЕРСТАТВ
КОМПЕНСАЦЯ РЕАКТИВНО ПОТУЖНОСТ
. 4 ТЕХНКА БЕЗПЕКИ ПРИ РОБОТ В ЦЕХУ ТА ЕКСПЛУАТАЦ ЦЕХОВИХ
. Перелік графічного матеріалу (з
точним зазначенням обов’язкових креслень)
Схема електрозабезпечення цеху металоріжучих верстатів
Принципова електрична схема електропостачання цеху
Консультанти розділів проекту (роботи)
Розділ Прізвище ініціали та посада Підпис дата
-2 Федяєв О.Л. викладач 16.04.15р. 25.04.15р.
-4 Новіков О.В. ст.викладач 28.04.15р. 18.05.15р.
видачі завдання 9 квітня 2015 року
№ Назва етапів дипломного Строк Примітка
зппроекту (роботи) виконання
Узгодження теми вихідних даних визначення 11.04.15р.
Вибір та пояснення схеми електропостачання. 16.04.15р.
Технічна характеристика електроустановок
Формування змісту розрахункової частини 24.04.15р.
Проведення розрахунку параметрів схеми 28.04.15р.
електропостачання цеху
Проведення розрахунку технологічних параметрів 30.04.15р.
схеми електропостачання
Розрахунок та вибір електрообладнання 11.05.15р.
Обрунтування заходів безпеки при експлуатації 17.05.15р.
Уточнення складу графічної частини проекту 22.05.15р.
Оформлення пояснювальної записки. Перевірка 28.05.15р.
відповідності проекту діючим нормам за змістом і
оформленням. Підготовка до захисту. Складання
плану доповіді окремих питань
Попередній захист роботи 5.06.15р.
Корегування роботи за результатами попереднього 15.06.15р.
захисту. Отримання рецензії. Підготовка до
(прізвище та ініціали)
( підпис ) (прізвище та

ДОДАТОК А, Б, В (стр 79-81).docx

Таблиця А.1 Коефіцієнти використання потиту та потужності деяких ЕП
Металорізальні верстати при дрібносерійному виробництві з нормальним режимом роботи - дрібні токарські стругальні фрезерні свердлильні карусельні й
Те ж (при крупносерійному виробництві)
Штампувальні преси автомати револьверні обдирні зубофрезерні а також великі токарські верстати
Приводи молотів кувальних машин волочильних верстатів очисних барабанів та ін.
Переносний електроінструмент
Крани візки при тривалості включення 25%
Те ж (при тривалості включення 40%)
Елеватори транспортери
Зварювальні трансформатори дугового зварювання
Печі опору з автоматичним завантаженням виробів
Печі опору з неавтоматичним
Завантаженням виробів
ндукційні печі низької частоти
Двигуни-генератори індукційних печей високої частоти
Лампові генератори індукційних печей високої частоти
Таблиця Б.1 Коефіцієнти максимуму Км залежно від КВ та пеф
Таблиця Б.2 Взаємозв’язок між коефіцієнтом попиту і коефіцієнтом використання
Таблиця В.1 - Комплектні конденсаторні установки номінальною напругою 400 В ЗАТ «СЛКОН-КВАР» м. Київ
Ступінь регулювання квар
Габаритні розміри мм

принципова схема СЕП ЦМВ.dwg

nПринципова схема електропостачання цеху металоріжучих верстатів
ДР.050701.313.010.ГЧ

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ В (стр.9-10).docx

ПЕРЕЛК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ СИМВОЛВ СКОРОЧЕНЬ ТЕРМНВ
АД асинхронний двигун
БТМ блок “трансформатор - магістраль”
ГПП головна понижувальна підстанція
ЕА електричні апарати
ЕД електричний двигун
ЕО електричне обладнання
ЕС енергетична система
КЗ коротке замикання
ККУ комплектна конденсатона установка
КУ конденсаторна установка
ЛЕП лінія електропередач
МОР мастильно-охолоджувальні рідини
ПЗ пристрій заземлення
ПРЕ пункт розподілу електроенергії
ПТБ правила техніки безпеки
ПТЕ правила технічної експлуатації
ПУЕ правила улаштування електроустановок
РП розподільний пристрій
СЕП система електропостачання
СРП силовий розподільний пункт
СРШ силова розподільна шафа
ТЕП техніко-економічні показники
ТП трансформаторна підстанція
ЦМВ цех металоріжучих верстатів
ЦТП цехова трансформаторна підстанція
ШМА шинопровід магістральний алюмінієвий
ШРА шинопровід розподільний алюмінієвий

ПЛАКАТ В.dwg

Заточувальне відділення
Верстатне відділення
nСхема електропостачання цеху металоріжучих верстатів
ДР.050701.313.010.ГЧ

СВЛ ТА ЕЛЕКТРОННИХ ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ В (77-78).docx

СПИСОК ВИКОРИСТАНО ЛТЕРАТУРИ ТА ЕЛЕКТРОННИХ ДЖЕРЕЛ НФОРМАЦ
Рудницький В.Г. Внутрішньоцехове електропостачання. Курсове проектування: Навчальний посібник. – Суми: ВТД "Університетська книга" 2007. – 280 с.
Дирацу В.С. и др. Электроснабжение промышленных предприятий. - К.: Высшая шк. 1974. – 280 с.
Кудрин Б.И. Прокопчик В.В. Электроснабжение промышленных предприятий. - Минск: Вышейшая школа 1988. - 360 с.
Правила улаштування електроустановок. ПУЕ-2009. Х. : Вид-во «Форт» 2009. 700 с.
Ристхейн Э.М. Электроснабжение промышленных установок: Учеб. для вузов. - М.: Энергоатомиздат 1991. - 424 с.
Рудницький В.Г. Внутрішньозаводське електропостачання. Курсове проектування: Навч. посіб. - Суми: ВТД "Університетська книга" 2006. – 153 с.
Маліновський A.A. Хохулін Б.К. Основи електропостачання: Навч.посіб. - Л.: Вид-во Національного ун-ту “Львівська політехніка” 2005. - 324 с.
Коновалова Л.Л. Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учеб. пособ. для техникумов. - М.: Энергоатомиздат 1989. - 528 с.
Князевский Б.А. Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий: Учеб. для студ. вузов по спец. “Электропривод и автоматизация промышленных установок”. - 3-є изд. перераб. и доп. - М.: Высш. шк. 1986. - 400 с.
Справочник по проектированию электроснабжения Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М.: Энергоатомиздат 1990. - 576 с.
Шеховцов В. П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. Методическое пособие для курсового проектирования с примерами решений задач. — М: ФОРУМ: ИНФРА-М 2005 год. — 214 с.
Указания по расчету электрических нагрузок. РТМ 36.18.32.4-92 Инструктивные и информационные материалы по проектированию электроустановок. - 1992. - № 7-8. - С. 4-28.
Коптев A.A. Монтаж цеховых электрических сетей напряжением до 1 кВ.: Справочник электромонтажника Под ред. А.Д. Смирнова и др. - М.: Энергоатомиздат 1988. - 192 с.
Э.А. Киреева В.В. Орлов. Электроснабжение цехов промышленых предприятий. М.: Энеропрогресс 2003. - 80с.
Минин Г.П. Реактивная мощность 2-е изд. перераб. – М.: Энергия 1978. – 88 с. ил. - (Б-ка электромонтера; Вып. 476).
Константинов Б.А. Зайцев Г.З. Компенсация реактивной мощности. Л.: Энергия 1976. – 104 с. (Б-ка электромонтера. Вып. 445).
Ильяшов В.П. Комплектные конденсаторные установки – М.: Энергия 1968. – 91 с. (Б-ка электромонтера. Вып. 260).
Дементій Л.В. Гончарова С.А. Д-30. Охорона праці в механічних та складальних цехах. - Краматорськ: ДДМА 2005. - 312 с.
лисєєв А.Г. Охорона праці Київ 1991 р.
Овчаренко А.С. Розинский Д.И. Повышение эффективности электроснабжeния промышленных предприятий. - Киев: Техніка 1989. 287 с.