Проектирование электроснабжения и электрооборудования механического цеха тяжелого машиностроения

Проектирование ЭСН и ЭО МЦТМ. ДП. Иванова Э - 12.doc

1 Характеристика проектируемого объекта. Классификация помещений по
взрыво- пожаро- электробезопасности
2 Технические условия на проектирование согласно ПУЭ ПТЭЭП
1 Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения
2 Расчет электрических нагрузок
3 Выбор способа компенсации реактивной мощности .
4 Выбор трансформаторов на подстанции .
5 Расчет питающей линии
6 Расчет токов короткого замыкания ..
7 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств ..
8 Выбор схемы релейной защиты трансформатора и питающей линии .
Расчет и выбор освещения цеха
Расчет заземляющего устройства электроустановок ..
Основные требования к электрооборудованию и технические условия на
проектирование электрооборудования мостового крана
Расчет и выбор электродвигателя перемещения тележки мостового крана
Расчет технических параметров двигателя .
Расчет механических характеристик выбранного электродвигателя
Разновидности систем управления применяемых в электрооборудовании
Описание работы релейно-контактной схемы мостового крана ..
Расчет статических и динамических характеристик .
Расчет и выбор частотного преобразователя .
19 Расчет питающего кабеля к преобразователю частоты
Организация производства
1 Организация монтажа электрооборудования цеховой подстанции ..
2 Организация наладки электрооборудования цеховой подстанции ..
3 Организация обслуживания электрооборудования цеховой подстанции
Экономика производства ..
1 Расчет сметы затрат на внедрение системы ЭСН и электрооборудования
2 Расчет производственных затрат на эксплуатацию электрооборудования
тележки крана за год
3 Организация ремонтных работ электрооборудования тележки крана и
построение графика ППР
4 Организация работ по монтажу системы ЭСН и электрооборудования тележки
крана. Построение линейного графика монтажа
5 Таблица технико-экономических показателей проекта
Мероприятия по технике безопасности и противопожарной технике
1 Техника безопасности при монтаже и эксплуатации электрооборудования
цеховой подстанции .
2 Противопожарные мероприятия на промышленных предприятиях .
Список используемых источников .
В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность
современного человека без электричества. Электричество уже давно и прочно
вошло во все сферы народного хозяйства. Основное достоинство электроэнергии
– относительная простота производства передача дробление и
преобразования. С помощью электроэнергии приводятся в движение миллионы
станков механизмов освещаются помещения. Сейчас существуют технологии
где электроэнергия является единственным носителем.
Передача электроэнергии от источника к потребителю производится
энергетическими системами объединяющими несколько электростанций.
Приёмники электроэнергии промышленных предприятий получают питание
от системы электроснабжения которая является составной частью
энергетической системы.
Электрическая часть производственной установки получающая
электроэнергию от источника и преобразующая её в механическую
электрическую световую называется электроприёмником. Электроприёмники
характеризуются номинальными параметрами.
Совокупность электроприёмников присоединённых с помощью электрических
сетей к общему пункту питания называют потребителем.
Электростанция – предприятие на котором вырабатывается
электроэнергия. На этих станциях различные виды энергии (световая тепловая
и т.д.) с помощью генераторов преобразуются в электрическую.
Электрическая сеть – совокупность электроустановок для передачи и
распределения электроэнергии состоящая из подстанций и распределительных
устройств соединённых линиями электропередачи и работающая на определённой
территории. Они могут быть высоко и низковольтными постоянного или
переменного тока. Электрическое оборудование применяемое в электрических
системах характеризуется номинальным напряжением. Номинальное напряжение
сети должно совпадать с напряжением электроустановки. Первичные обмотки
трансформаторов играют роль потребителей поэтому их номинальное напряжение
должно совпадать с номинальным напряжением приёмников. Генераторы
электростанции и вторичные обмотки трансформаторов находятся в начале
питаемой сети и поэтому их номинальное напряжение должно быть выше
номинального напряжения приёмников на величину потерь (5%).
Кабель – одна или несколько скрученных между собой изолированных жил
имеющий общую герметичную оболочку. Выпускают кабели на все стандартные
напряжения (3;6;10;220;022;038 кВ). Во взрывоопасных помещениях проводку
выполняют в стальных трубах. Крепят кабели при помощи скобок. Проходы
кабеля через междуэтажные перекрытия стараются выполнить так чтобы
защитить кабель от механических повреждений. В период развития научно-
технического прогресса электричество будет наиболее потребляемым видом с
помощью которого будет создано мощное электрическое оборудование и прочие
технологии облегчающие жизнь человека.
1.Характеристика проектируемого объекта. Классификация помещений по
взрыво- пожаро- электробезопасности
Механический цех тяжелого машиностроения (МЦТМ) предназначен для
серийного производства изделий. Цех предназначен для механической обработки
мелких и средних деталей. Все детали поступают сначала в заготовительное
отделение а затем распределяются в пролёты для механической обработки на
соответствующих станках. В соответствии с этим пролёты оборудованы
подвесными кранами (кран-балками). Подвесные краны (кран-балки) установлены
как вдоль этих пролётов так поперёк в одну или две нитки по две кран-
балки в каждой нитке.
Он является крупным вспомогательным цехом завода машиностроения и
выполняет заказы основных цехов. Станочное отделение выполняет
подготовительные операции (обдирку) изделий для дальнейшей обработки их на
анодно-механических станках.
Для этой цели установлено основное оборудование: обдирочные
шлифовальные анодно-механические станки и др.
Шлифовальные станки работают абразивным инструментом. В общем парке
металлорежущих станков они составляют порядка 20% а в массовом
(автотракторном подшипниковым) производстве доля шлифовальных станков
С помощью шлифовальных станков выполняются высокопроизводительные
операции по обдирке отливок отрезке шлифованию изи целого прутка
высоколегированного материала спиральных и шпоночных канавок специальных
сложных профилей и т.д. При этом применяют методы скоростного и обдирочного
шлифования позволяющие за меньшее время снять гораздо больший объем
металла чем при черновой обработке точением и фрезерованием. В
производстве электронной и вычислительной техники только абразивная
обработка позволяет изготовить детали из хрупких труднообрабатываемых
магнитных и керамических материалов.
Кинематический процесс шлифования на всех типах шлифовальных станков
осуществляется путём вращения шлифовального круга и вращения или
перемещения обрабатываемой загатовки относительно рабочей поверхности круга
(переферии или торца). Относительное перемещение заготовки проводится по
прмолинейной или дуговой траектории.
Анодно-механические станки изготовляют двух типов: дисковые и
ленточные. Дисковые станки применяют для поперечной разрезки проката.
Инструментом-электродом служит тонкий стальной диск. Ширина прорезки на
дисковых станках не превышает 15—3 мм. Небольшая ширина режущего
инструмента значительно сокращает расход обрабатываемого материала.
Вытяжная вентиляция необходима для удаления загрязненного воздуха из
помещения. Чаще всего она применяется на различных промышленных
предприятиях складах общепите в недорогих офисах и домах.
Но вытяжная вентиляция не настолько эффективна если нет
соответствующей приточной вентиляции. Если объем вытягиваемого воздуха
намного начинает превышать объем приточного то появляются негативные
последствия в виде сквозняка и холода. Поэтому самой эффективной можно
считать приточно-вытяжную вентиляцию обеспечивающую и поступление свежего
воздуха в помещение и удаление загрязненного воздуха из него.
МЦТМ получает ЭСН от ТП.
По категории надёжности – потребители 2 категории.
Количество рабочих смен – 2.
Грунт в районе цеха – песок с температурой +20°C. Каркас здания МТЦМ
сооружен из блоков-секций длинной 6 метров каждый.
Размеры цеха A×B×H = 48×30×9м.
Вспомогательные бытовые и служебные помещения двухэтажные высотой 4
Перечень ЭО цеха дан в таблице 1.
Мощность электропотребления (Pп) дана для одного электроприемника.
Таблица 1 – Перечень ЭО МТЦМ
№на плане Наименование ЭО Рп кВт Примечание
345 Шлифовальные станки 55
6181920 Обдирочные станки типа 45
Кран мостовой 37 ПВ=40%
2223293031 Обдирочные станки типа 37
25262728343Анодно – механические 185
6 станки типа МЭ – 31
9101112131Анодно – механические 11
5 станки типа МЭ – 12
Вентилятор вытяжной 185
Вентилятор приточный 22
Рисунок 1 – План размещения ЭО МЦТМ
Классификация помещений по взрыво- пожаро- электробезопасности.
Взрывоопасные зоны. Класс взрывоопасной зоны в соответствии с
которым производится выбор электрооборудования определяется технологами
совместно с электриками проектной или эксплуатирующей организации. При
определении взрывоопасных зон принимается что:
взрывоопасная зона в помещении занимает весь объем помещения если
объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помещения;
взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5 м по
горизонтали и вертикали от технологического аппарата из которого
возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ если объем
взрывоопасной смеси равен или менее 5% свободного объема помещения.
Помещение за пределами взрывоопасной зоны следует считать
невзрывоопасным если нет других факторов создающих в нем
взрывоопасная зона наружных взрывоопасных установок ограничена
) объемы взрывоопасных газов и паровоздушных смесей а также время
образования паровоздушной смеси определяются в соответствии с
«Указаниями по определению категории производств по взрывной
взрывопожароопасной и пожарной опасности» утвержденными в
установленном порядке.
) в помещениях с производствами категорий А Б и Е электрооборудование
должно удовлетворять требованиям к электроустановкам во взрывоопасных
зонах соответствующих классов. Зоны взрывоопасности: B – I B – Iа B
– Iб B – Iг B – II B – IIа.
Пожароопасные зоны. Пожароопасной зоной называется пространство внутри
и вне помещений в пределах которого постоянно или периодически обращаются
горючие (сгораемые) вещества и в котором они могут находиться при
нормальном технологическом процессе или при его нарушениях. Зоны пожара
опасности: П – I П – II П – IIа П – III.
Электробезопасность. В отношении опасности поражения людей
электрическим током различаются:
) помещения без повышенной опасности в которых отсутствуют условия
создающие повышенную или особую опасность.
) помещения с повышенной опасностью характеризующиеся наличием
одного из следующих условий создающих повышенную опасность:
- сырость или токопроводящая пыль;
- токопроводящие полы (металлические кирпичные и т.п.);
- высокая температура;
- возможность одновременного прикосновения человека к
металлоконструкциям зданий имеющим соединение с землей
технологическим аппаратам механизмам и т.п. с одной стороны и к
металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим
) особо опасные помещения характеризующиеся наличием одного из
следующих условий создающих особую опасность:
- химически активная или органическая среда;
- одновременно два или более условий повышенной опасности.
Таблица 2 – Классификация помещений по взрыво- пожаро- и
Наименование Категории Условия
помещений окружающей
ВзрывоопасноПожароопаснЭлектробезо-
Вентиляционная В-IIа П-IIA ПО Нормальные
Бытовка д д БПО Нормальные
Склад г г БПО Нормальные
Контора д д БПО Нормальные
Инструментальная д д БПО Нормальные
Комната отдыха г г БПО Нормальные
Станочное д д БПО Нормальные
2 Технические условия на проектирование согласно ПУЭ ПТЭЭП
Применяемые в электроустановках электрооборудование кабели и провода
по своим нормированным гарантированным и расчетным характеристикам должны
соответствовать условиям работы данной электроустановки.
Проектирование и выбор схем компоновок и конструкций электроустановок
должны производиться на основе технико-экономических сравнений применения
простых и надежных схем внедрения новейшей техники с учетом опыта
эксплуатации наименьшего расхода цветных и других дефицитных материалов
оборудования и т. п.
При проектировании систем электроснабжения и реконструкции
электроустановок должны рассматриваться следующие вопросы:
) перспектива развития энергосистем и систем электроснабжения с
учетом рационального сочетания вновь сооружаемых электрических сетей с
действующими и вновь сооружаемыми сетями других классов напряжения;
) обеспечение комплексного централизованного электроснабжения всех
потребителей расположенных в зоне действия электрических сетей независимо
от их ведомственной принадлежности;
) ограничение токов КЗ предельными уровнями определяемыми на
) снижение потерь электрической энергии.
При этом должны рассматриваться в комплексе внешнее и внутреннее
электроснабжение с учетом возможностей и экономической целесообразности
технологического резервирования.
При решении вопросов резервирования следует учитывать перегрузочную
способность элементов электроустановок а также наличие резерва в
технологическом оборудовании.
При выборе независимых взаимно резервирующих источников питания
являющихся объектами энергосистемы следует учитывать вероятность
одновременного зависимого кратковременного снижения или полного
исчезновения напряжения на время действия релейной защиты и автоматики при
повреждениях в электрической части энергосистемы а также одновременного
длительного исчезновения напряжения на этих источниках питания при тяжелых
Проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в
отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных но и
послеаварийных режимов а также режимов в период ремонта и возможных
неравномерностей распределения токов между линиями секциями шин и т. п.
При проверке на нагрев принимается получасовой максимум тока наибольший из
средних получасовых токов данного элемента сети.
При повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы
электроприемников (с общей длительностью цикла до 10 мин и длительностью
рабочего периода не более 4 мин) в качестве расчетного тока для проверки
сечения проводников по нагреву следует принимать ток приведенный к
По режиму КЗ должны проверяться:
) электрические аппараты токопроводы кабели и другие проводники а
также опорные и несущие конструкции для них;
) воздушные линии электропередачи при ударном токе КЗ 50 кА и более
для предупреждения схлестывания проводов при динамическом действии токов
По режиму КЗ при напряжении выше 1 кВ не проверяются:
а) аппараты и проводники защищенные плавкими предохранителями с
вставками на номинальный ток до 60 А - по электродинамической стойкости.
б) аппараты и проводники защищенные плавкими предохранителями
независимо от их номинального тока и типа - по термической стойкости.
в) проводники в цепях к индивидуальным электроприемникам в том числе
к цеховым трансформаторам общей мощностью до 25 МВ·А и с высшим
напряжением до 20 кВ если соблюдены одновременно следующие условия:
г) в электрической или технологической части предусмотрена необходимая
степень резервирования выполненного так что отключение указанных
электроприемников не вызывает расстройства технологического процесса;
д) повреждение проводника при КЗ не может вызвать взрыва или пожара;
е) возможна замена проводника без значительных затруднений.
При выборе расчетной схемы для определения токов КЗ следует исходить
из предусматриваемых для данной электроустановки условий длительной ее
работы и не считаться с кратковременными видоизменениями схемы этой
электроустановки которые не предусмотрены для длительной эксплуатации
(например при переключениях). Ремонтные и послеаварийные режимы работы
электроустановки к кратковременным изменениям схемы не относятся.
В электроустановках выше 1 кВ в качестве расчетных сопротивлений
следует принимать индуктивные сопротивления электрических машин силовых
трансформаторов и автотрансформаторов реакторов воздушных и кабельных
линий а также токопроводов.
Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении
изоляции должна быть применена по крайней мере одна из следующих защитных
мер: заземление зануление защитное отключение разделительный
трансформатор малое напряжение двойная изоляция выравнивание
потенциалов. Заземление или зануление электроустановок следует выполнять:
) при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше
постоянного тока - во всех электроустановках (см. также 1.7.44 и 1.7.48);
) при номинальных напряжениях выше 42 В но ниже 380 переменного
тока и выше 110 В но ниже 440 В постоянного тока - только в помещениях с
повышенной опасностью особо опасных и в наружных установках.
Требования к аппаратам защиты.
Аппараты защиты по своей отключающей способности должны
соответствовать максимальному значению тока КЗ в начале защищаемого участка
Допускается установка аппаратов защиты нестойких к максимальным
значениям тока КЗ а также выбранных по значению одноразовой предельной
коммутационной способности если защищающий их групповой аппарат или
ближайший аппарат расположенный по направлению к источнику питания
обеспечивает мгновенное отключение тока КЗ для чего необходимо чтобы ток
уставки мгновенно действующего расцепителя (отсечки) указанных аппаратов
был меньше тока одноразовой коммутационной способности каждого из группы
нестойких аппаратов и если такое неселективное отключение всей группы
аппаратов не грозит аварией порчей дорогостоящего оборудования и
материалов или расстройством сложного технологического процесса.
Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок
автоматических выключателей служащих для защиты отдельных участков сети
во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным
токам этих участков или по номинальным токам электроприемников но таким
образом чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при
кратковременных перегрузках.
Требования к релейной защите.
Электроустановки должны быть оборудованы устройствами релейной защиты
предназначенными для:
а) автоматического отключения поврежденного элемента от остальной
неповрежденной части электрической системы (электроустановки) с помощью
выключателей; если повреждение (например замыкание на землю в сетях с
изолированной нейтралью) непосредственно не нарушает работу электрической
системы допускается действие релейной защиты только на сигнал.
б) реагирования на опасные ненормальные режимы работы элементов
электрической системы (например перегрузку повышение напряжения в обмотке
статора гидрогенератора); в зависимости от режима работы и условий
эксплуатации электроустановки релейная защита должна быть выполнена с
действием на сигнал или на отключение тех элементов оставление которых в
работе может привести к возникновению повреждения.
Устройства релейной защиты должны обеспечивать наименьшее возможное
время отключения КЗ в целях сохранения бесперебойной работы неповрежденной
части системы (устойчивая работа электрической системы и электроустановок
потребителей обеспечение возможности восстановления нормальной работы
путем успешного действия АПВ и АВР самозапуска электродвигателей
втягивания в синхронизм и пр.) и ограничения области и степени повреждения
Релейная защита действующая на отключение как правило должна
обеспечивать селективность действия с тем чтобы при повреждении какого-
либо элемента электроустановки отключался только этот поврежденный элемент.
Для трансформаторов должны быть предусмотрены устройства релейной
защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:
) многофазных замыканий в обмотках и на выводах;
) однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах
присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;
) витковых замыканий в обмотках;
) токов в обмотках обусловленных внешними КЗ;
) токов в обмотках обусловленных перегрузкой;
) понижения уровня масла;
) частичного пробоя изоляции вводов 500 кВ;
) однофазных замыканий на землю в сетях 3-10 кВ с изолированной
нейтралью если трансформатор питает сеть в которой отключение однофазных
замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности.
Требования к распределительным устройствам.
Выбор проводов шин аппаратов приборов и конструкций должен
производиться как по нормальным условиям работы (соответствие рабочему
напряжению и току классу точности и т.п.) так и по условиям работы при
коротком замыкании (термические и динамические воздействия коммутационная
Электрооборудование токоведущие части изоляторы крепления
ограждения несущие конструкции изоляционные и другие расстояния должны
быть выбраны и установлены таким образом чтобы:
) вызываемые нормальными условиями работы электроустановки усилия
нагрев электрическая дуга или иные сопутствующие ее работе явления
(искрение выброс газов и т.п.) не могли причинить вред обслуживающему
персоналу а также привести к повреждению оборудования и возникновению
короткого замыкания (КЗ) или замыканию на землю;
) при нарушении нормальных условий работы электроустановки была
обеспечена необходимая локализация повреждений обусловленных действием КЗ;
) при снятом напряжении с какой-либо цепи относящиеся к ней аппараты
токоведущие части и конструкции могли подвергаться безопасному техническому
обслуживанию и ремонту без нарушения нормальной работы соседних цепей;
) была обеспечена возможность удобного транспортирования
В помещениях с КРУ следует предусматривать площадку для ремонта и
наладки выкатных элементов. Ремонтная площадка должна быть оборудована
средствами для опробования приводов выключателей и систем управления.
Внутрицеховые РУ и ПС с маслонаполненным оборудованием могут
размещаться на первом и втором этажах в основных и вспомогательных
помещениях производств которые согласно противопожарным требованиям
отнесены к категории Г или Д I или II степени огнестойкости как открыто
так и в отдельных помещениях.
Требования к электродвигателям и коммутационным аппаратам.
Электродвигатели и аппараты должны быть установлены таким образом
чтобы они были доступны для осмотра и замены а также по возможности для
ремонта на месте установки. Если электроустановка содержит электродвигатели
или аппараты массой 100 кг и более то должны быть предусмотрены
приспособления для их такелажа.
Электродвигатели и их коммутационные аппараты должны быть заземлены
Для группы электродвигателей служащих для привода одной машины или
ряда машин осуществляющих единый технологический процесс следует как
правило применять общий аппарат или комплект коммутационных аппаратов
если это оправдывается требованиями удобства или безопасности эксплуатации.
В остальных случаях каждый электродвигатель должен иметь отдельные
коммутационные аппараты.
Коммутационные аппараты в цепях электродвигателей должны отключать от
сети одновременно все проводники находящиеся под напряжением. В цепи
отдельных электродвигателей допускается иметь аппарат отключающий не все
проводники если в общей цепи группы таких электродвигателей установлен
аппарат отключающий все проводники.
Коммутационные аппараты должны быть стойкими к расчетным токам КЗ.
Коммутационные аппараты по своим электрическим и механическим параметрам
должны соответствовать характеристикам приводимого механизма во всех
режимах его работы в данной установке.
Требования к оборудованию кранов.
Электроснабжение крана должно осуществляться при помощи:
) главных троллеев в том числе при помощи малогабаритного
троллейного токопровода;
) стационарных питательных пунктов по токосъемным контактам которых
скользят укрепленные на кране отрезки троллеев ("контактные лыжи");
) кольцевого токоподвода;
) стационарного токопровода (для кранов установленных на
Напряжение электродвигателей переменного и постоянного тока и
преобразовательных агрегатов (статистических или вращающихся)
устанавливаемых на кранах должно быть не выше 10 кВ. Применение напряжения
выше 1 кВ должно быть обосновано расчетами.
Требования к освещению.
Нормы освещенности ограничения слепящего действия светильников
пульсаций освещенности и другие качественные показатели осветительных
установок виды и системы освещения должны приниматься согласно требованиям
СНиП 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение" и другим нормативным
документам утвержденным или согласованным с Госстроем (Минстроем) РФ и
министерствами и ведомствами Российской Федерации в установленном порядке.
Для питания осветительных приборов общего внутреннего и наружного
освещения как правило должно применяться напряжение не выше 220 В
переменного или постоянного тока. В помещениях без повышенной опасности
напряжение 220 В может применяться для всех стационарно установленных
осветительных приборов вне зависимости от высоты их установки.
Допустимые отклонения и колебания напряжения у осветительных приборов
не должны превышать указанных в ГОСТ 13109 "Электрическая энергия.
Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества
электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения".
Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и
эвакуационное. Освещение безопасности предназначено для продолжения работы
при аварийном отключении рабочего освещения.
Светильники рабочего освещения и светильники освещения безопасности в
производственных и общественных зданиях и на открытых пространствах должны
питаться от независимых источников.
Светильники и световые указатели эвакуационного освещения в
производственных зданиях с естественным освещением и в общественных и жилых
зданиях должны быть присоединены к сети не связанной с сетью рабочего
освещения начиная от щита подстанции (распределительного пункта
освещения) или при наличии только одного ввода начиная от вводного
распределительного устройства.
Так как цех является вспомогательным для него допускается вторая
категория надежности электроснабжения.
II категория надежности – это электроприемники перерыв в
электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции
простоям рабочих мест механизмов и промышленного транспорта нарушению
нормальной деятельности значительного количества городских и сельских
жителей. Электроприемниками второй категории являются ряд электроустановок
промышленных предприятий а также жилые дома высотой от 5 до 10 этажей с
газовыми плитами учебные заведения лечебные и детские учреждения группы
городских потребителей с общей нагрузкой от 400 до 10000 кВА. Для
приемников второй категории допускаются перерывы в электроснабжении (не
более 30 минут) необходимые для включения резервного питания действиями
дежурного персонала предприятия или выездной оперативной бригады.
Рисунок 2 – Схема второй категории электроснабжения
2 Расчет электрических нагрузок
При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное
определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети.
Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала
удорожанию строительства; занижение нагрузки – к уменьшению пропускной
способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной
работы силовых электроприемников.
Расчет электрических нагрузок основывается на опытных данных и
обобщениях выполненных с применением методов математической статистики и
Расчет начинают с определения номинальной мощности каждого
электроприемника независимо от его технологического процесса средней
мощности затраченной в течении наиболее загруженной смены и максимальной
расчетной мощности участка цеха завода или объекта.
Максимальная мощность – наибольшая мощность потребляемая участком
цехом заводом в течение первой смены за 30 минут.
Если за 30 минут провода выдерживают максимальную нагрузку и не
перегреваются то выбранного сечения достаточно чтобы данные потребители
получили требуемое количество электроэнергии.
Активная и реактивная максимальные мощности равны
Qmax = Qсм K’m кВАр.
где Рсм- средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену кВт;
Qсм- средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену
Km- коэффициент максимума активной нагрузки;
Ки- коэффициент использования электроприемников определяется на
основании опыта эксплуатации;
nэ- эффективное число электроприемников;
nэ=F(n m Kиср Рном) может быть определено по упрощенным
n- фактическое число электроприемников в группе;
m- показатель силовой сборки в группе;
Kиср- средний коэффициент использования группы
Рном- номинальная активная групповая мощность приведенная к
длительному режиму без учета резервных электроприемников кВт;
[pic]= 11 при [pic] [pic]=1 при nэ>10.
где tgφ- коэффициент реактивной мощности.
Коэффициент максимума Кm – отношение расчетного максимума активной
мощности нагрузки группы электроприемников к средней мощности нагрузки за
наиболее загруженную смену
Коэффициент использования характеризует использование активной
мощности и представляет собой отношение средней активной мощности за
наиболее загруженную смену к номинальной мощности
Коэффициент загрузки Кз – отношение фактически потребляемой активной
мощности к номинальной активной мощности приемника
Эффективным числом nэ называют число однородных по режиму работы
электроприемников одинаковой мощности которое дает то же значение
расчетного максимума что и группа электроприемников различных по мощности
Показатель силовой сборки m – отношение номинальной мощности
наибольшего электроприемника к номинальной мощности наименьшего
Приведение мощностей 3-фазных электроприемников к длительному режиму
Рном=Рп – для электроприемников ДР;
Рном=Sпcosφ- для трансформаторов ДР
где Рп – паспортная активная мощность кВт;
Sп - полная паспортная мощность кВА;
ПВ – продолжительность включения.
Результаты расчетов сведены в таблицу в Приложении А.
3 Выбор способа компенсации реактивной мощности
Компенсация реактивной мощности (КРМ) является неотъемлемой частью
задачи электроснабжения промышленного предприятия. КРМ не только улучшает
качество электроэнергии в сетях но и является одним из основных способов
сокращения потерь электроэнергии.
Для искусственной КРМ называемой иногда «поперечной» применяются
специальные компенсирующие устройства которые являются источниками
реактивной энергии емкостного характера.
Требования энергоснабжающей организации таковы что на вводах
предприятия значение коэффициента мощности должно быть в пределах 0.92-
К сетям до 1кВ подключают большую часть электроприемников
потребляющих реактивную мощность. Коэффициент мощности нагрузки обычно 0.7
- 0.8 а сети 380 - 660 В удалены от энергосистемы поэтому передача
реактивной мощности в цеховые сети от источников электроэнергии приводит к
повышенным затратам на увеличение сечения проводов и кабелей на повышение
мощности трансформаторов на потери активной и реактивной мощности. Эти
затраты можно уменьшить и даже устранить если обеспечить компенсацию
реактивной мощности непосредственно в сети напряжением до 1 кВ.
Источником реактивной мощности в этом случае могут быть синхронные
двигатели напряжением 380 660 В и низковольтные конденсаторные батареи.
Конденсаторы для повышения коэффициента активной мощности напряжением
до 1 кВ изготавливают в однофазном и трехфазном исполнении для внутренней и
наружной установки. Они бывают масляные и совтоловые.
Широкое применение конденсаторов обусловлено их преимуществами:
- незначительные удельные потери активной мощности (0.005 кВткВАр);
- отсутствие вращающихся частей;
- простота монтажа и эксплуатации;
- относительно невысокая стоимость;
- отсутствие шума во время работы;
- возможность установки около групп приемников.
Недостатками конденсаторов являются:
- наличие остаточного заряда (опасно при обслуживании);
- чувствительность к перенапряжениям и броскам тока;
- возможность только ступенчатого а не плавного регулирования
Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:
- расчётную реактивную мощность КУ;
- тип компенсирующего устройства;
Расчётную реактивную мощность КУ можно определить из соотношения
Qк.р = αРmax (tgφ – tgφк)
где Qк.р - расчётная мощность КУ кВАр;
α – коэффициент учитывающий повышение cosφ естественным
способом принимается α=09;
tgφ tgφк - коэффициент реактивной мощности до и после
Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до
получения значения cosφк = 092 095.
Задавшись cosφк из этого промежутка определяют tgφк.
Задавшись типом КУ зная Qк.р и напряжение выбирают стандартную
компенсирующую установку близкую по мощности пользуясь таблицей.
Применяются комплектные конденсаторные установки (ККУ) или
конденсаторы предназначенные для этой цели.
После выбора стандартного КУ определяется фактическое значение
коэффициента мощности
tgφф= ( Рmax - Qк.у) Рmax
где Qк.у- мощность выбранной конденсаторной установки.
По tgφф определяют cosφФ
cosφФ = cos (arctgφФ).
Производят перерасчет нагрузки с учетом компенсации реактивной
Qк.р = αРmax (tgφ – tgφк) = 09 25462 (099 – 034) = 14895 кВАр
tgφф=[pic] =[pic]= 061 => cosφф=137.
Выбираем УКБ – 038 – 150.
Результаты заносим в таблицу 3.
Таблица 3 - Сводная ведомость нагрузок
Параметр cos φ tg φ РmaxкВт Qmax кВАр Smax кВА
Всего на НН без КУ 071 099 25462 24183 35331
Всего на НН с КУ 094 137 25462 9183 35331
4 Выбор трансформаторов на подстанции
Правильный выбор числа и мощности трансформаторов имеет существенное
значение для рационального построения системы электроснабжения. Число
трансформаторов как и число питающих линий определяют в зависимости от
категорий потребителей. Наиболее просты и дешевы однотрансформаторные
подстанции. При наличии складского резерва или связей на вторичном
напряжении эти подстанции обеспечивают надежное электроснабжение
потребителей второй и третьей категорий.
Если основную часть нагрузки составляют потребители первой и второй
категорий то применяют двухтрансформаторные подстанции.
При выборе мощности трансформаторов необходимо исходить из
экономической нагрузки допустимой перегрузки числа часов использования
максимума нагрузки темпов роста нагрузки расчетной нагрузки. Поскольку к
моменту проектирования все указанные факторы нельзя определить то мощность
трансформаторов выбирают так чтобы обеспечивалось питание полной нагрузки
при работе трансформаторов в нормальных условиях с коэффициентом загрузки
075. При выходе одного трансформатора или линии из строя второй
трансформатор не должен быть перегружен более чем на 40% в течение 5 суток
при работе в таком режиме по 6 ч каждые сутки. При этом коэффициент
заполнения графика должен быть не выше 075.
При наличии графика нагрузки мощность трансформатора выбирают по его
перегрузочной способности. Для этого по графику нагрузки определяют
продолжительность t максимума нагрузки и коэффициент заполнения графика
КЗ.Г=IсрIм или КЗ.Г=SсрSм
где Iср Iм — соответственно средний и максимальный токи
Sср Sм — средняя и максимальная мощности трансформатора.
По значениям t и КЗ.Г пользуясь кривыми кратностей допустимых
перегрузок силовых трансформаторов с масляным охлаждением определяют
коэффициент допустимой перегрузки КД.П.
Номинальная мощность трансформатора
По найденному значению Sн принимают ближайшую стандартную мощность
трансформатора S Н.Т.
При проектировании подстанций для которых график нагрузки неизвестен
мощность трансформаторов принимают по расчетной нагрузке. Чтобы выбрать
наиболее рациональный вариант электроснабжения необходимо рассмотреть не
менее двух вариантов числа и мощности трансформаторов сравнивая их по
технико-экономическим показателям.
Pmax = 100% tPmax = 3 ч
Pmin = 70% tPmin = 15 ч
Qmax = 100% tQmax = 3 ч
Qmin = 93% tQmin = 35 ч
Находим средние значения активной и реактивной мощностей
Pcp% = [pic] = [pic] = 85%
Qcp% = [pic]= [pic] = 965%
Pcp = [pic] = [pic] =21647 кВт
Qcp = [pic] = [pic] = 23365 кВАр.
Находим среднее значение полной мощности
Scp =[pic]=[pic]кВА.
Максимальное время работы за год Tmax = 5840 ч.
Находим коэффициент заполнения графика
Находим номинальную мощность трансформатора
Sном =[pic]= [pic] = 32866 кВА.
Выбираем трансформатор ТМ – 40010
Таблица 4 – Технические данные трансформатора
Тип Uвн кВ Uнн кВ ΔРх.х кВт
7 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств
Выбор выключателей нагрузки производится по следующим условиям
) по номинальному напряжению
) по току продолжительного режима
) по отключающей способности
) по электродинамической стойкости
Выбор трансформаторов тока производится по следующим параметрам
Сравнение справочных и расчетных данных всего выбранного оборудования
представлено в таблице 6.
Таблица 6 – Защитная аппаратура
Расчетные данные Выключатель Разъединитель Трансформатор
Оборудование на Uном = 10кВ
Марка ВПМ-10-20630УЗ РЛНД – 10400 ТПЛ-10
Uном = 10 кВ 10кВ 10кВ 10кВ
Iном = 2046А 630А 400А 40А
Iк = 122кА 20кА 125кА
8 Выбор схемы релейной защиты трансформатора и питающей линии
Релейная защита должна обеспечить быстроту и избирательность действия
надёжность работы и чувствительность. Кроме того стоимость релейной защиты
должна быть по возможности небольшой.
Быстрота действия релейной защиты предотвращает расстройство
функционирования системы и нарушение нормальной работы приёмников при
коротком замыкании и значительных понижениях напряжения. По времени
действия релейные защиты можно разделить на быстродействующие (полное время
отключения составляет примерно 006 02с что соответствует 2 10 периодам
изменения тока) и с выдержкой времени (специально создаётся замедление
Избирательность действия релейной защиты в выявлении повреждённого
участка и его отключении; при этом неповреждённая часть электроустановки
Надёжность работы релейной защиты заключается в её правильном и
безотказном действии во всех предусмотренных случаях. Она обеспечивается
применением высококачественных реле и современных схем защиты тщательным
выполнением монтажа и квалифицированными эксплуатацией и обслуживанием
Чувствительностью релейной защиты называют её способность реагировать
на самые малые изменения контролируемого параметра. Благодаря этому
уменьшаются разрушения повреждённого элемента и быстро восстанавливаются
нормальные условия работы неповреждённой части электроустановки.
Чувствительность всех видов защиты оценивают коэффициентом
чувствительности значение которого нормируется ПУЭ.
Рассчитать реле защиты (РЗ) – это значит:
- выбрать вид и схему;
- выбрать токовые трансформаторы и токовые реле;
- определить чувствительность защиты.
Ток срабатывания реле - наименьший ток при котором реле срабатывает.
Напряжение срабатывания реле – наименьшее напряжение при котором реле
Ток возврата реле - наибольший ток при котором реле возвращается в
Напряжение возврата реле – наибольшее напряжение при котором реле
возвращается в исходное положение.
Коэффициент возврата – это отношение тока или напряжения возврата к
току или напряжению срабатывания соответственно.
Ток срабатывания защиты - наименьший первичный ток при котором
Токовая отсечка (ТО) – МТЗ с ограниченной зоной действия и током реле
мгновенного действия (без реле времени).
Ток срабатывания ТО - наименьший ток мгновенного срабатывания защиты в
Рисунок 4 – Схема релейной защиты кабельной линии:В — выключатель;
ТТ — трансформатор тока; КО — катушка отключения; Л — сигнальная
(контрольная) лампа; Rд — добавочное сопротивление; РТ — реле тока; РВ —
реле времени; РУ — реле указательное; ИП — измерительный прибор; ШУ — шинка
управления; ШС — шинка сигнализации; ШМ — шинка мигания.
Определяем ток срабатывания реле максимального тока
где Ксх – коэффициент схемы;
Кт.т – коэффициент трансформации трансформаторов тока.
Находим коэффициент чувствительности максимальной токовой защиты от
где Iк.к – ток короткого замыкания в начале защищаемой линии.
9 Расчет и выбор освещения рабочей площади
Таблица 7 – Технические данные рабочей площади цеха тяжелого
машиностроения для расчёта освещения
Длина Ширина Высота цехаНапряжение Коэффициент Минимальная
пролета – пролета – – h м; системы отражения; освещенность
А м; В м; освещения лк;
30 8 220 ρпот=50 Ераб=300
Расчёт рабочего освещения
Определяем высоту подвеса светильников
где hп – высота крана м;
Определяем расчетную высоту
где hp – высота рабочей поверхости над полом м;
Определяем индекс помещения
Определяем среднюю фактическую освещенность:
где n – количество светильников шт.;
kи – коэффициент использования для расчета принимаем kи=0715;
Фл – световой поток лампы
kз – коэффициент запаса для расчета принимаем kз=15;
Eср.ф.=3476 лк>Емин=300 лк.
Определяем общую установленную мощность рабочего освещения
где Рл – мощность одной лампы;
Робщ.=50·250=12500 Вт.
Для рабочего освещения выбираем лампы ДРИ – 250.
Расчет аварийного освещения
Для аварийного освещения выбираем индукционные лампы ДРИ – 250 – 5.
Определяем количество светильников для аварийного освещения
Определяем среднюю фактическую освещенность
Расчет и выбор кабелей для освещения
Определяем установленную мощность
Ру=n·Рл·11=50·250·11=13750 Вт.
Определяем расчетную нагрузку внутреннего освещения участка
Рр= Рл·Кс=13750·095=130625 Вт.
Определяем реактивную мощность рабочего освещения
Qp=Pp·tgφ=130625·048=6270 ВАр.
Определяем полную мощность рабочего освещения
Определяем расчетный ток для выбора кабеля
Выбираем кабель ВВГ 6х4 мм2 с Iн.д.= 42А.
Выбор кабеля питающего щиток аварийного освещения
Определяем установленную мощность ламп
Ру=n·Рл=2·250=500 Вт.
Определяем расчетную нагрузку
Рр=Ру·Кс=250·095=2375 Вт.
Выбираем кабель ВВГ 4х15 мм2 с Iн.д.=19 А.
Таблица 8 – Параметры кабелей для щитов освещения
Основное (рабочее) ОЩ-6 (Бвв. авт.+6х16 А)6
Основное (аварийное) ОЩ-3 (Бвв. авт.+3х16 А)3
10 Расчет заземляющего устройства электроустановок
Заземляющее устройствопредставляет собой совокупность заземлителя и
заземляющих проводников а заземлитель – проводник или группа проводников
находящихся в непосредственном контакте с землей и соединяющих с ней
определенные части электроустановок.
Заземляющие устройства в зависимости от назначения могут выполнять
различные функции. Эти устройства разделяют на защитные рабочие и
Защитные заземляющие устройства предназначены для защиты людей и животных
от поражения электрическим током при случайном замыкании фазного провода на
нетоковедущие металлические части электроустановки.
Рабочие заземляющие устройства необходимы для создания определенного режима
работы электроустановки в нормальных и аварийных условиях.
Данные для расчета ЗУ
А х В = 16 х 10 м (грунт – песок);
Климатическая зона –
Вертикальный электрод – 15; диаметр 15 L = 6км;
Горизонтальный –23; пруток – d = 12.
Определяем расчетное сопротивление одного вертикального электрода
где Ксез.в – коэффициент сезонности вертикальный (климатическая зона
ρ – удельное сопротивление грунта (песок).
Определяем ток короткого замыкания
Определяем сопротивление заземляющего устройства
Определяем дополнительное сопротивление
Rзу доп. = 4001800 = 32 Ом
Определяем количество вертикальных электродов:
Без учета экранирования
где Rз.у – дополнительное сопротивление заземляющего устройства
Следовательно значения коэффициента использования электродов равны
С учетом экранирования
Lп = (А+2)2+(В+2)2 = (16+2)2+(10+2)2 = 60м
Определяем уточненные значения сопротивления вертикальных и
горизонтальных электродов:
Сопротивление вертикальных электродов
Сопротивление горизонтальных электродов
где Lп – протяженность контурного ЗУ;
ρ – удельное сопротивление грунта (глина);
Ксез.г - коэффициент сезонности горизонтальный (климатическая
t – принимаем равное 05м.
Находим фактическое значение сопротивления ЗУ
(4 Ом) Rзу.доп >Rзу.ф(3 Ом) следовательно ЗУ будет эффективным.
11 Основные требования к электрооборудованию и технические условия на
проектирование электрооборудования мостового крана
К надежности кранового электрооборудования должны предъявляться
очень жесткие требования. Выход из строя любого элемента
электрооборудования или частые его поломки неизбежно приводят к остановке
крана в самый неподходящий момент что вызывает простой и другого
оборудования и обслуживающих его рабочих. Крановое электрооборудование
должно обеспечивать надежную безаварийную работу механизмов крана при
любых температурных и метеорологических условиях при наличии влаги и пыли
сильной вибрации в широком диапазоне нагрузок. Циклический характер работы
обусловливает необходимость рассчитывать крановое электрооборудование на
тяжелые повторно-кратковременные режимы при числе включений до 500—600 в
Аппараты управления мостовым краном должны быть выполнены и
установлены таким образом чтобы управление было удобным и не затрудняло
наблюдения за грузозахватным органом и грузом а направление движения
рукояток рычагов и маховиков по возможности соответствовало направлению
В месте подвода питания на участке длиной 100 мм троллеи
окрашивают следующими цветами: 1) при трехфазном токе: фазу А — желтым
фазу В — зеленым и фазу С — красным; 2) при постоянном токе: положительную
шину — красным отрицательную — синим и нейтральную — белым.
Главные троллеи следует снабжать световой сигнализацией о подаче
напряжения а при секционировании троллеев и наличии ремонтных участков
такую сигнализацию должны иметь каждая секция и каждый ремонтный участок.
Сигнальные лампы необходимо включать через соответствующие резисторы
вызывающие падение напряжения на 10—15 %.
12 Расчет и выбор электродвигателя перемещения тележки мостового
Исходные данные для расчета приведены в таблице 10.
Таблица 10 – Исходные данные для расчета двигателя
Наименование Параметры
Масса тележки [pic]т
Скорость передвижения [pic]мс
Диаметр ходового колеса [pic]м
Диаметр цапоры ходового колеса [pic]м
Путь перемещения [pic]м
К.П.Д. механизма [pic]
Количество рабочих двигателей 2
Максимальная мощность и выбор двигателя перемещения тележки
[pic]- тяговое усилие на ободе колес
[pic] - коэффициент учитывающий трение ребордах колес
[pic]- коэффициент трения качения ходовых колес о рельсы
Предварительная мощность двигателя
где k- коэффициент учитывающий цикличность работы механизма k=09.
По предварительной мощности из каталога выбираем двигатель
паспортные данные двигателя занесем в таблицу
Таблица 11 – Паспортные данные двигателя
Тип двигатeля МТКН-111-6
Для построения нагрузочной диаграммы производим следующие расчеты
Расчет статического момента.
Статический момент приведенный к валу двигателя при передвижении
где i – передаточное число редуктора
где [pic]- угловая скорость вращения выбранного двигателя радс
При движении тележки без груза
где [pic]=07 – к.п.д. механизма при данной нагрузке.
Расчет динамических моментов
где Jэ – приведенный к валу двигателя эквивалентный момент
При передвижении с грузом эквивалентный момент инерции системы:
где k – коэффициент учитывающий приближенно момент инерции
элементов вращающихся со скоростью отличающейся от скорости движения
z – количество рабочих двигателей;
Jдв – момент инерции двигателей по каталогу;
Jш – момент инерции шкива;
Jм – момент инерции шкива и быстроходного вала
где Jп.д.о. - момент инерции поступательно движущихся элементов
системы без учета груза.
Предельно допустимое ускорение двигателя
Динамический момент системы при разгоне без груза
Расчет среднего пускового и среднего тормозного момента
При разгоне без груза
Средний тормозной момент развиваемый двигателем при
При торможении без груза
Определение время разгона и торможении с грузом и без груза
где кон = 0 соответственно конечное и начальное значение угловой
скорости вращения двигателя
Пути пройденные крановой тележкой при пуске и торможении с
Пути пройденные тележкой с установленной скоростью
Время работы с установившейся скоростью и вовремя паузы
суммарное время работы
Проверка выбранного двигателя по условиям нагрева и
перегрузочной способности
Фактическая величина продолжительности включения
Расчетный эквивалентный момент
Вывод: двигатель не подходит по условиям нагрева и
перегрузочной способности следовательно выбираем двигатель большей
мощностью – 55кВт технические данные которого находятся в таблице12.
Таблица 12 – Паспортные данные двигателя
Тип двигатeля 4МТКН-132LA6
13 Расчет технических параметров двигателя
Так как паспортных данных крана недостаточно для проведения
дальнейших расчетов и построения характеристик необходимо рассчитать
дополнительные технические параметры.
Определяем номинальную угловую скорость вращения двигателя
Определяем номинальное скольжение
где n0 – скорость холостого хода;
n1 – номинальная скорость вращения;
Определяем критическое скольжение
где λ – перегрузочная способность двигателя;
Определяем индукционное сопротивление короткого замыкания
где Sk – критическое скольжение;
Определяем индукционное сопротивление намагничивания
где r1 - сопротивление статора;
r2 – сопротивление ротора;
Определяем индуктивность ротора
Определяем электромагнитную постоянную двигателя
где Rp – сопротивление ротора;
Определяем постоянную двигателя
где Uн – номинальное напряжение В;
Iн – ток номинальный А;
Rp – сопротивление ротора Ом;
н – номинальная угловая скорость вращения двигателя;
Определяем электромеханическую постоянную двигателя
где J – момент инерции двигателя
Определяем резонансную частоту
где Тм – электромеханическая постоянная двигателя С;
Тэ – электромагнитная постоянная двигателя С;
Коэффициент демпфирования
Определяем время первого переходного процесса
где 0 – резонансная частота;
Определяем время переходного процесса
Результаты всех расчетов заносим в таблицу 13.
Таблица 13 – Расчет технических параметров выбранного двигателя
Наименование параметров значение
Тип двигателя 4МТКН-132LA6
Номинальная мощность Рн кВт 55
Скорость вращения номинальная nн обмин (н радс) 900 (942)
Номинальный момент Мн Н.м 5836
Ток номинальный Iн А 145
Перегрузочная способность двигателя λ=МмахМн 31
Кратность пускового тока а= Iпуск Iном 45
Кратность пускового момента λп=МпускМн 3
Момент инерции двигателя Jн кг . м2 0062
Сопротивление статора Rc=r1 Ом (Xc=x1) Ом 111 (1072)
Сопротивление ротора Rр=r2 Ом (Xр=x2) Ом 1862 (15)
Индукционное сопротивление короткого замыкания Ом 3103
Индукционное сопротивление намагничивания Ом 298
Индуктивность ротора Гн 0005
Продолжение таблицы 13
Номинальное скольжение 01
Критическое скольжение 06
Электромагнитная постоянная двигателя С 0003
Электромеханическая постоянная двигателя С 0008
Постоянная двигателя В.С 374
Резонансная частота радс 200
Коэффициент демпфирования 081
Время переходного процесса первого С 0026
Время переходного процесса С 0021
Вывод: технические параметры выбранного двигателя соответствуют
крановому электрооборудованию.
14 Расчет механических характеристик выбранного
От характера механической характеристики зависит пригодность
асинхронного двигателя для привода различных рабочих механизмов.
Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты
вращения ротора от момента на валу n = f (M). Так как при нагрузке момент
холостого хода мал то M2 M и механическая характеристика представляется
зависимостью n = f (M). Если учесть взаимосвязь s = (1 - ) 1 то
механическую характеристику можно получить представив ее графическую
зависимость в координатах и М.
Технические данные двигателя приведены в таблице .
Механическая характеристика двигателя строиться по характерным точкам:
Первая характерная точка – идеального холостого хода М=0; S=0.
Вторая характерная точка – номинального режима nномобмин МномНм;
Третья характерная точка – критическая Sкр Мк nк координаты которой
Определяем критический момент
где λ – перегрузочная способность двигателя приведена в таблице
Мн – момент номинальный приведен в таблице 4;
где n0 – скорость холостого хода двигателя;
Sкр – критическое скольжение приведено в таблице ;
Четвертая характерная точка – пусковая nпуск=0; Sпуск= 1; Мпукс=λп
Определяем момент пусковой
где λп – кратность пускового момента приведена в таблице ;
Мн – момент номинальный приведен в таблице ;
Для построения 567 точки рассчитываем скольжения находящихся в
диапазоне Sкр S Sном.
Пятая характерная точка
Определяем момент при S=02
где a – отношение активного сопротивления статора к приведенному
сопротивлению ротора;
r1 – приведенное сопротивление статора;
r2 - приведенное сопротивление ротора;
Мкр – момент критический;
Sкр – критическое скольжение;
Определяем скорость вращения при S=02
Шестая характерная точка
Определяем момент при S=03
Мкр – момент критические;
Определяем скорость вращения при S=03
Седьмая характерная точка
Определяем момент при S=04
где a – отношение активного сопротивления статора к
приведенному сопротивлению ротора;
Определяем скорость вращения при S=04
Данные построения механической характеристики заносим в таблицу 14.
Таблица 14 – Данные механической характеристики
Рассмотрим к внедрению два варианта схем управления тележкой
мостового крана представленных на рисунках 8 и 9.
Рисунок 8 – Релейно – контакторная схема управления тележки мостового
Рисунок 9 – Схема управления тележкой мостового крана с
преобразователем частоты.
В качестве приводного двигателя выбираем двигатель марки 4MTKH-
2LA6 мощностью 55кВт.
В качестве аппаратов управления для первого варианта оборудования
выберем: автоматический выключатель DX1ПВ1А; предохранитель
реле тока РЭВ-830 16А; диоды ДЛ132-80-14; ящик
сопротивлений ЯС-3 кат. тормоз 4MTCH111-6IM1001-35кВт; реле
напряжения РЭВ-811-380В; реле времени ВЛ-45 1-10мин 220В; магнитный
пускатель ПМ12-010-110-380В; контроллер ККТ-61А; конечный выключатель
ВПК2112Б; кнопка стоп; резисторы G.L.Резистор TV-75Ом.
Для второго варианта оборудования в качестве аппарата управления
выберем преобразователь частоты Micromaster 440-6SE6440-2UD41-1FA1 110кВт.
В первой схеме питание осуществлено кабелем марки ВВГ 4х25 мм2 во
второй кабелем марки ВВГ 3х25+1х15 мм2.
РКС с магнитным контроллером применяют для кранового
электрооборудования работающего на постоянном и переменном токе
относительно большой мощности (на постоянном до 180 кВт).
Эти системы с магнитными контроллерами для управления асинхронными
электродвигателями с короткозамкнутым ротором применяют обычно на кранах
при мощности электродвигателей до 40 кВт а для асинхронных
электродвигателей с фазным ротором - в диапазоне мощностей 11-200 кВт (для
механизмов подъема) и 35-100 кВт (для механизмов передвижения).
В отличие от системы управления с кулачковым контроллером эта более
независима кроме того так же считается достаточно простой и экономически
не затратной. Имеет расширенный диапазон регулирования.
Но все же из-за наличия подвижных контактов есть место значительной
Схемы с ПЧ позволяют в крановых электроприводах при применении
асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором получить высокий
диапазон регулирования скорости при хороших динамических показателях
электропривода. Большинство современных крановых электроприводов выполнено
на основе асинхронных двигателей с фазным ротором которые управляются
силовыми контроллерами или низковольтными комплектными устройствами
(панелями управления).
Основным достоинством таких электроприводов является простота их
использования низкая стоимость и ремонтопригодность двузонное
регулирование плавность управления высокая эффективность оборудования
оснащенного данным видом управления.
Однако эти электроприводы не лишены и весьма существенных недостатков.
Вот некоторые из них:
Относительная дороговизна и высокая условность применения данной
системы а именно: только для оборудования с широким диапазоном скоростей
их дороговизна сложность ремонтного процесса необходимость высокой
квалификации штата работников.
Резюмируя вышесказанное можно предположить что многие крановые
электроприводы не отвечают современным требованиям.
Зачастую промышленные предприятия где установлены краны изменяют
технологию производства и номенклатуру выпускаемой продукции делают
перепланировку производственных и складских помещений. В результате этого
мостовой кран изначально предназначенный для обслуживания склада металла
может например использоваться для точных монтажных операций а краны
управляемые из кабины переводятся на управление с пола или по радиоканалу
Модернизация крановых электроприводов зачастую обусловлена
необходимостью выполнения требований предъявляемых к современным кранам.
Основными целями модернизации являются:
Расширение диапазона регулирования скорости.
Повышение плавности переходных процессов.
Исключение быстроизнашивающейся релейно-контакторной аппаратуры.
Уменьшение потерь энергии.
Перевод крана на управление с пола с помощью подвесного пульта или
Необходимость сопряжения системы управления краном с системой
управления верхнего уровня.
Важно заметить что ретрофит то есть применение уже установленного
оборудования пригодного для дальнейшего использования но требующего
обновления позволяет существенно снизить затраты на модернизацию.
Расчёт сметы затрат на внедрение вариантов проектируемого оборудования
занесены в таблицы 11 12.
Таблица 11 - Смета затрат для первого варианта оборудования
№ Обоснование Наименование Кол- Стоимость Общая
стоимости оборудования Во единицы руб стоимость руб
Обор-ниМон- Обор- Мон-
Прайс-лист Автоматический 2 10897628174 217952 56348
(ООО выключатель DX1ПB1A
Прайс-лист Предохранитель 6 624 30.18 3744 18108
(ООО 3NW8011AC500V1A
Прайс-лист Реле тока РЭВ-830 3 3230 60156 9690 180468
Прайс-лист Диоды ДЛ132-80-14 4 560 68742 2240 274968
Прайс-лист Ящик сопротивлений 2 8152 33929 16304 67858
(ООО «Эстудо»)ЯС-3 кат. N140501
Прайс-лист Тормоз 2 25900 18918951800 378378
(ООО 4MTCH111-6IM1001-3
Продолжение таблицы 11
Прайс-лист (ООО Реле 1 3390 38627 3390 38627
«ПО«Электропроектнапряжения
Прайс-лист (ООО Реле времени 2 840 29478 1680 58956
«ПО«ЭлектропроектВЛ-45 1-10мин
Прайс-лист (ООО Магнитный 4 256 52979 1024 211916
«Эстудо») пускатель
Прайс-лист (ООО Контроллер 1 10110 17881310110 178813
Прайс-лист (ООО Кон.выключател1 325 3009 325 3009
«Эстудио») ь ВПК2112Б
Прайс-лист (ООО Кнопка стоп 1 360 12815 360 12815
Прайс-лист (ООО Резисторы 3 13481 6160 40443 1848
«Эстудо») G.L.Резистор
Прайс-лист (ООО Кабель ВВГ 20 5520 562 1104 1124
«Эстудио») 4х25 мм2
Таблица 12 – Смета затрат для второго варианта оборудования
№ Обоснование Наименование Кол-Стоимость Общая
Стоимости оборудования Во единицы руб стоимость руб
Прайс-лист Автоматический 2 10897628174 21795256348
Прайс-лист Преобразователь 2 8900 67585 17800 13517
«Эстудио») 440-6SE6440-2UD41-
Продолжение таблицы 12
Для определения затрат на внедрение необходимо определить стоимость
транспортных расходов и пусконаладочных работ.
1.1 Стоимость транспортных расходов
Определяем стоимость транспортных расходов
где Соб – стоимость оборудования руб.
Странс1 = 004 · 2218595=887438 руб.
Странс2 = 004 ·129755=51905 руб.
Странс3 = 004 ·4581252=18325 руб.
1.2 Стоимость пусконаладочных работ
Определяем стоимость пусконаладочных работ
Сп.нал = 002 · Смонт
где Смонт – стоимость монтажа оборудования руб.
Сп.нал1 = 002 · 251373=5027 руб.
Сп.нал2 = 002 · 1688664=33773 руб.
Сп.нал3 = 002 · 375848=7517 руб.
1.3 Затраты на внедрение
Определяем затраты на внедрение электрооборудования
Звнед = Соб +Странс + Смон + Сп.нал руб.
Звнед1 = 2218595 + 887438 + 251373 + 5027 = 23333388 руб.
Звнед2 = 129755 + 51905 + 1688664 + 33773 = 15216987 руб.
Звнед3 = 4581252 + 18325 + 375848 + 7517 = 5147869 руб.
Вывод: первый вариант электрооборудования требует больших затрат на
внедрение чем второй.
2 Расчет производственных затрат на эксплуатацию за год
2.1 Затраты на амортизацию
При расчете производственных затрат на эксплуатацию необходимо
определить затраты на амортизацию электроэнергию и ремонт электропривода
проектируемого механизма.
Общие затраты на амортизацию для оборудования занесены в таблицу 13
Таблица 13 - Затраты на амортизацию для первого варианта
№ Наименование Кол-во Норма Стоимость Затраты на
оборудования амортизации основных фондовамортизацию
а % Соф руб За iгод
Двигатель 2 625 271868 169918
Автоматический 2 1667 2743 45717
выключатель DX1ПB1A
Предохранитель 6 3333 392508 130836
Реле тока РЭВ-830 3 1667 1149468 191578
Диоды ДЛ132-80-14 4 25 498968 124742
Ящик сопротивлений 2 25 1698258 424565
Тормоз 2 625 5558378 347399
Реле напряжения 1 1667 377627 62938
Реле времени ВЛ-45 2 1667 226956 37826
Магнитный пускатель4 1667 314316 52386
Контроллер ККТ-61А 1 25 1189813 297453
Конечный 1 1667 35509 5918
Кнопка стоп 1 1667 48815 8136
Резисторы 3 20 58923 11785
Кабель ВВГ 4х25 20 667 12164 8109
Итого 14664159 1919304
Таблица 14 - Затраты на амортизацию для второго варианта оборудования
Преобразователь 2 25 191517 478793
Кабель ВВГ 10 667 4895 3263
Затраты на амортизацию для каждого вида оборудования определяются по
где Cофi – стоимость основных фондов для каждого вида
монтируемого оборудования определяется по формуле
аi – норма амортизации оборудования %.
2.2 Затраты на электроэнергию
Затраты на электроэнергию за год без учёта потерь электроэнергии
складываются из затрат на электроэнергию для двигателя и потери в кабеле.
Определим затраты на электроэнергию в двигателе
Зэл.эн.двигат = Р · Т · tэкс· Кзагр руб.
где Р – мощность электродвигателя кВт;
Т - тариф электроэнергии кВт · ч;
tэкс - время эксплуатации оборудования в годч;
Кзагр – коэффициент загрузки оборудования;
– коэффициент полезного действия двигателя;
Зэл.эн.двигат =2·55· 245 ·4446 · 08 076=126126 руб.
Определим затраты на электроэнергию в кабельной линии
где I – ток нагрузки в кабеле;
r0 – удельное сопротивление проводника для меди Омкм;
Wкаб1=314527310023556810-3245=7634 руб.
Wкаб2=314521190013556810-3245=62137руб.
Определим затраты на электроэнергию для электрооборудования за
Зэл.эн.= Зэл.эн.двигат+Wкаб.монт
Зэл.эн1.= 126126+7634=1268894руб.
Зэл.эн2.= 126126+62137=12674737 руб.
2.3 Затраты на ремонт
Определяем затраты на ремонт
Зрем = Тр · Тсрбр + Сзч
где Тр – трудоёмкость ремонтных работ челч;
Тсрбр – средний тариф бригады руб;
Сзч – стоимость запчастей руб.
Зрем1 = 4638 · 8760 + 513246=919535 руб.
Зрем =1389 · 8760 + 173499=295175 руб.
Определяем стоимость запчастей
где Софi – стоимость основных фондов руб.
Сзч1 = 0035 · 14664159=513246 руб.
Сзч2 = 0035 · 49571=173499 руб.
Определяем производственные затраты на эксплуатацию
Зпроиз = За + Зрем + Зэл.эн
Зпроиз1 = 1919304 + 919535 + 1268894=15527779 руб.
Зпроиз2 = 69769 + 295175 + 12674737=13667602 руб.
Вывод: из-за высокой стоимости запчастей общие производственные
затраты первого варианта больше.
3 Организация ремонтных работ и построение графика ППР
3.1 Структура ремонтного цикла
Построение графика планово-предупредительного ремонта (ППР)
оборудования на год выполняется в следующей последовательности:
определяется структура ремонтного цикла;
определяются нормы трудоемкости ремонта;
выполняется построение графика.
Структура ремонтного цикла для двух вариантов оборудования
представлена в таблицах 15 16.
Таблица 15 – Структура ремонтного цикла для первого варианта
КоличГруппаСтруктура Продолжительность
естворежимаремонтногомежремонтных периодов
Наименование оборудования работыцикла
ТекущиСреднийРемонтног
Двигатель 2 2 К-7Т-С-7Т-12 8 16
MTKH-132LA6-55кВт К
Автоматический выключатель 2 - С-7Т-С 6 3 -
Предохранитель 6 - - - - -
Реле тока РЭВ-830 16А 3 - С-3Т-С 6 3 -
Диоды ДЛ132-80-14 4 - - - - -
Ящик сопротивлений ЯС-3 кат.2 - К-5Т-С-5Т-2 1 4
Реле напряжения РЭВ-811-380В1 - С-3Т-С 6 3 -
Реле времени ВЛ-45 1-10мин 2 - С-3Т-С 6 2 -
Магнитный пускатель 4 1 С-5Т-С 6 3 -
Контроллер ККТ-61А 1 - С-8Т-С 4 3 -
Конечный выключатель 1 - С-7Т-С 4 - 6
Кнопка стоп 1 - С-3Т-С 6 - 6
Резисторы G.L.Резистор 3 - - - - -
Кабель ВВГ 4х25 мм2 20 2 К-9Т-К 12 - 15
Таблица 16 – Структура ремонтного цикла для второго варианта
КоличГруппаСтруктураПродолжительность
естворежимаремонтногмежремонтных периодов
Наименование оборудования работыо цикла
ТекущиСреднийРемонтного
Двигатель 2 2 К-7Т-С-7Т12 8 16
MTKH-132LA6-55кВт -К
Автоматический выключатель 2 - C-7T-C 6 3 -
Преобразователь Micromaster2 - К-3Т-С-3Т9 2 4
0-6SE6440-2UD41-1FA1 -С-3Т-К
Кабель ВВГ 3х25+1х15 мм2 10 2 К-9Т-К 12 - 15
3.2 Нормы трудоёмкости ремонта
Нормы трудоёмкости ремонта представлены в таблицах 17 18.
Таблица 17 – Трудоёмкость ремонтных работ для первого варианта
Наименование Кол –Нормы Кол – во Общая
оборудования вошттрудоёмкости текущих трудоёмкость
текущего ремонтов в годтекущих ремонтов
ремонта в году чел * ч
Двигатель 2 38 1 76
Автоматический 2 05 2 2
Предохранитель 6 - - -
Реле тока РЭВ-830 3 15 2 9
Диоды ДЛ132-80-14 4 - - -
Ящик сопротивлений 2 04 6 48
Продолжение таблицы 17
MTCH111-6IM1001-35к
Реле напряжения 1 13 2 26
Реле времени ВЛ-45 2 1 2 4
Магнитный пускатель 4 03 2 24
Контроллер ККТ-61А 1 21 3 63
Конечный выключатель 1 07 3 21
Кнопка стоп 1 02 2 04
G.L.Резистор TV-75Ом
Кабель ВВГ 4х25 мм2 20 0009 1 018
Таблица 18 – Трудоёмкость ремонтных работ для второго варианта
текущего ремонтов в годтекущих ремонтов
Преобразователь 2 21 1 42
0-6SE6440-2UD41-1FA
Кабель ВВГ 10 0009 1 009
3.3 График планово-предупредительных ремонтов
График планово-предупредительного ремонта оборудования - это
распределение текущих средних и капитальных ремонтов в течении года.
График планово-предупредительных ремонтов представлен в таблицах 19 20.
Таблица 19 – График ППР на 2016 год для первого варианта
Наименование Кол-2016 год
Таблица 20 – График ППР на 2016 год для второго варианта
Наименование Кол-в2011 год
3.4 Штат ремонтного персонала
Штат ремонтного персонала определяется с учетом общей для двух
вариантов общегодовой трудоемкости ремонта оборудования по формуле.
РШ = Тр общ tпр · kкн
где Тр общ – трудоёмкость ремонтных работы челч;
tпр – время простоя оборудования ч;
kкн –коэффициент выполнения нормы (08-1).
РШ1=463816 ·1=29 3 чел
РШ2 = 1389 8 ·1=17 2 чел.
Разряд рабочих входящих в состав бригады определяется в
соответствии с ЕТКС.
4 Организация монтажных работ. Построение линейного графика монтажа
4.1 Объем монтажных работ
Определение объема монтажных работ сводится к определению трудоемкости
монтажных работ для двух вариантов предлагаемых к проектированию. Нормы
трудоемкости монтажных работ представлены в таблицах 21 22 23.
Таблица 21 – Нормы трудоёмкости монтажных работ для системы ЭСН
№ Обоснование Наименование Кол-вНорма Общая
трудоёмкости оборудования и о трудоёмкоститрудоёмкость
его марка ччас ччас
08-01-055-1 Разъединитель 1 107 107
08-01-058-1 Выключатель 1 706 706
08-01-053-1 Трансформатор 1 243 243
08-01-062-1 Трансформатор 1 215 215
08-03-526-1 Автоматический 2 156 312
Таблица 22 – Нормы трудоёмкости монтажных работ для первого
варианта оборудования.
Обоснование Наименование Кол - Норма Общая
трудоемкости оборудования во трудоемктрудоемко
и его марка ости сть
-03-483-1 Двигатель 2 365 73
-03-526-1 Автоматический 2 156 312
-01-061-1 Предохранитель 6 117 702
-03-529-1 Реле тока РЭВ-830 3 074 222
-03-530-1 Диоды ДЛ132-80-14 4 03 12
-03-541-1 Ящик сопротивлений 2 184 368
-03-483-1 Тормоз 2 365 73
Продолжение таблицы 22
-03-529-1 Реле напряжения 1 074 074
-03-529-1 Реле времени ВЛ-45 2 074 148
-03-530-1 Магнитный пускатель 4 074 296
-03-530-1 Контроллер ККТ-61А 1 03 03
-03-538-1 Конечный выключатель 1 177 177
-03-534-1 Кнопка стоп 1 215 215
-04-534-1 Резисторы 3 155 465
-04-144-1 Кабель ВВГ 4х25 20 013 26
Таблица 23 – Нормы трудоёмкости монтажных работ для второго варианта
И его марка ости сть
-01-101-1 Преобразователь 2 186 372
-04-144-1 Кабель ВВГ 10 013 10
4.2 Штат монтажников
Штат монтажников определяется с учетом общей трудоемкости монтажных
ШТм = Тр (tпр пл ·tсм · kвн)
где Тр - общая трудоемкость запланированных монтажных работ;
tпр пл - время планового простоя при монтаже;
tсм - продолжительность смены в часах;
kвн - коэффициент выполнения нормы.
ШТм1 = 3518 (2 ·12 · 1) =146 1 чел.
ШТм2 = 4849 (2 ·12 · 1) =202 2 чел.
ШТм3 = 2414 (2 ·12 · 1) =101 1 чел.
4.3 Продолжительность отдельных работ
Продолжительность отдельных работ tраб I дней определяется по
tраб = ТР (tсм · ШТм) дней
где ТР – общая трудоёмкость запланированных монтажных работ;
tсм – продолжительность смены в часах.
tраб1 = 3518 (12 · 1)=1 день
tраб2 = 4849 (12 · 2)=2 дня
tраб3 =2414 (12 · 1)=2 дня.
Данные расчётов по каждому виду монтируемого и демонтируемого
оборудования заносим в таблицы 24 25 26.
Таблица 24 – Продолжительность отдельных работ для системы ЭСН
Наименование работ Норма Продолжительность
трудоемкостичелч работ день
Разъединитель РЛНД 10400 107 004
Выключатель нагрузки 706 029
Трансформатор тока ТПЛ-10 243 010
Трансформатор силовой-ТМ 40010 215 090
Автоматический выключатель 156 013
Таблица 25 – Продолжительность отдельных работ для первого варианта
Двигатель 4MTKH-132LA6-55кВт 365 030
Предохранитель 3NW8011AC500V1A 117 029
Реле тока РЭВ-830 16А 074 009
Диоды ДЛ132-80-14 03 005
Ящик сопротивлений ЯС-3 кат. 184 015
Тормоз 4MTCH111-6IM1001-35кВт 365 030
Реле напряжения РЭВ-811-380В 074 003
Реле времени ВЛ-45 1-10мин 220 В074 006
Магнитный пускатель 074 012
Контроллер ККТ-61А 03 001
Конечный выключатель ВПК2112Б 177 007
Кнопка стоп 215 009
Резисторы G.L.Резистор TV – 75Ом 155 019
Кабель ВВГ 4х25 013 011
Таблица 26 – Продолжительность отдельных работ для второго варианта
Преобразователь Micromaster 186 016
0-6SE6440-2UD41-1FA1 110кВт
Кабель ВВГ 3х25+1х15 мм2 013 042
4.4 Построение линейных графиков монтажа
Используя полученные данные построим линейный график монтажа.
Графики монтажа для системы ЭСН и двух вариантов оборудования в таблицах
Таблица 27 – Линейный график монтажа для системы ЭСН
№ Наименование оборудования1 день
Разъединитель РЛНД 10400
Затраты на внедрение Звнед руб 233333152169875147869 10069118
Затраты на амортизацию За руб - 1919304 69769 1221614
Затраты на ремонт Зр руб - 919535 295175 62436
Затраты на электроэнергию Зэл.эн руб - 1268894 1267473714203
Производственные затраты за год руб - 15527779136676021860177
Трудоемкость ремонтных работ Трем - 4638 1389 3249
Трудоемкость монтажных работ Трем 3518 4849 2414 2435
Штат ремонтного персонала чел - 3 2 1
Штат монтажного персонала чел 1 2 1 1
Мероприятия по технике безопасности и противопожарной технике
Подстанции промышленных предприятий. Современные системы
электроснабжения промышленных предприятий включают помимо воздушных и
кабельных линий трансформаторные и в ряде случаев преобразовательные
подстанции. Подстанция — это электроустановка состоящая из трансформаторов
или других преобразователей энергии распределительных устройств (РУ)
устройств управления и вспомогательных сооружений. Подстанции промышленных
предприятий могут быть пристроенными к основному зданию встроенными а
также внутрицеховыми. Широкое применение имеют комплектные трансформаторные
подстанции (КТП) поставляемые в собранном или полностью подготовленном для
сборки виде. Комплектным (КРУ) называется РУ состоящее из полностью или
частично закрытых шкафов или блоков с встроенными в них аппаратами
устройствами защиты и автоматики поставляемыми в собранном или полностью
подготовленном для сборки виде.
Таким образом монтаж современной подстанции сводится в основном к
установке в подготовленном помещении (или на площадке в случае открытого
РУ) отдельных шкафов или блоков соединении их аппаратов между собой и с КЛ
или ВЛ. Электромонтажники выполняют при этом слесарно-сборочные и
такелажные работы: выполнение электромонтажных заготовок в мастерских
выполнение электрических соединений первичных и вторичных цепей включение
приборов релейной защиты и автоматики наладку смонтированного
оборудования. При электромонтаже и ремонте оборудования подстанций следует
применять меры защиты от механических травм (ушибов ранений) ожогов от
поражения электрическим током. Персонал электромонтажной организации
независимо от наличия квалификационной группы по технике безопасности не
приравнивается к эксплуатационному персоналу и ему запрещается производить
какие-либо работы по эксплуатации электроустановок на строительных
Подъем деталей оборудования или конструкций массой более 20 кг
следует выполнять двоим электромонтажникам. При массе груза более 50 кг
поднимать его следует с применением блоков или лебедки.
При перемещении и подъеме на места установки разъединителей
отделителей и короткозамыкателей их необходимо устанавливать в положение
«включено» так как при таком положении ножей исключается возможность
травмирования рабочих ножевыми контактами рубящего типа.
Все автоматические выключатели электромагнитные приводы и другие
аппараты снабженные возвратными пружинами или механизмами свободного
расцепления следует перемещать в места на место когда они находятся в
положении «отключено». Дело в том что при включенном положении этих
аппаратов возможно случайное срабатывание на отключение и внезапное
движение механизма может травмировать рабочего производящего перемещение
Во время подъема и перемещения распределительных щитов камер или
блоков сборных распределительных устройств необходимо с помощью оттяжек
предотвратить их возможное опрокидывание.
В процессе регулировки выключателей и разъединителей с
автоматическими приводами должны быть приняты меры против
непредусмотренного включения или отключения приводов другим лицом или
самопроизвольно. В этом случае возможны ушибы выполняющего работу
электромонтажника. Для предотвращения такого случайного включения плавкие
вставки в цепях управления электромагнитным (электродвигательным) приводом
Если же в процессе регулировки потребуется включить оперативный ток
то постановка вставок предохранителей допускается только после удаления
всех людей от привода данного выключателя.
Перемещение разборка и сборка небольших машин производятся с
применением средств малой механизации например передвижного козлового
крана с ручной лебедкой; для перемещения крупных машин применяют ручные и
электрические тали лебедки и домкраты.
2 Противопожарные мероприятия на промышленных предприятиях
Производственный процесс на промышленных объектах имеет сложную
структуру и одним из наиболее важных его компонентов является
противопожарная безопасность.
Соблюдение каждым сотрудником установленных правил на промышленных
объектах позволит не только сохранить собственную жизнь но и избежать
тяжелых последствий для предприятия в целом.
Ниже приведен комплекс мер включающий в себя:
систему предотвращения пожара;
систему противопожарной защиты комплекс организационно-технических
мероприятий используемых на предприятии по обеспечению пожарной
безопасности (ст.5 п.3 ФЗ РФ «Технический регламент о требованиях
пожарной безопасности»).
При проектировании инженерных конструкций зданий необходимо учитывать
специфику использования будущего сооружения в процессе хозяйственной
деятельности каждого предприятия. С учетом особенностей производственных
процессов разрабатывается комплекс противопожарных мер включающий в себя:
оснащение каждого (в том числе отдельно стоящего) промышленного
помещения сигнализацией.
проектирование и воздвижение складских помещений и пожароопасных
сооружений на установленном безопасном расстоянии от жилых домов.
заблаговременное проектированиеотведение мест курения.
установление порядка уборки горючих отходов и пыли мест хранения
сырья и готовой продукции.
возможность обесточивания оборудования и систем при угрозе возгорания.
Организационно – технические мероприятия
Данные мероприятия предусматривают пропаганду пожарной безопасности
проведение своевременных плановых осмотров промышленных помещений
подготовку сотрудников к необходимым действиям в условиях возгорания. Для
соблюдения данного комплекса на каждом предприятии необходимо:
разработать инструкцию по безопасности для каждого рабочего помещения.
сформировать пожарно-технические комиссии объяснить порядок действия
каждому сотруднику при возникновении пожара.
разработать и утвердить схему эвакуации разместить план схему в
доступных для ознакомления местах.
проводить учебные эвакуации не реже чем раз в полгода.
установить места для курения.
следить за выполнением пожароопасных работ назначить ответственного
за инструктирование и проведение занятий с персоналом определить
периодичность их проведения.
Противопожарная защита промышленного объекта
Противопожарная защита промышленного объекта – совокупность
мероприятий и технических средств направленных на предотвращение пожара и
защиту людей от опасных последствий возгорания сокращение материальных
потерь для предприятия.
К важнейшим условиям обеспечения противопожарной защиты следует
обеспечение сооружения пожарной сигнализацией первичными средствами
пожаротушения и индивидуальной защиты для всех работником предприятия.
проинструктировать персонал об особенностях поведения и пребывания в
ночноедневное время (для предприятий работающих в 2-3 смены
больниц интернатов).
разместить информационные табло с номером вызова пожарной охраны
допускать к работе только персонал прошедший инструктаж.
Исходя из вышесказанного можно сделать вывод что правила
противопожарной безопасности на промышленных объектах играют ключевую роль
в ежедневном функционировании предприятия. Их строгое соблюдение
обеспечивает не только безопасный и бесперебойный рабочий процесс но и
возможность прогнозировать развитие бизнеса без опасности возникновения
пожара и тяжести последствий его устранения.
В данной пояснительной записке произведен расчет электроснабжения
электрооборудования механического цеха тяжелого машиностроения целью
которого является выбор наиболее оптимального варианта схемы параметров
электросети и ее элементов позволяющих обеспечить необходимую надежность
электропитания и бесперебойной работы механического цеха тяжелого
В ходе выполнения дипломного проектирования был произведен расчет
электрических нагрузок. Выбран один трансформатор марки ТМ 40010 с учетом
оптимального коэффициента его загрузки и категории питающихся
электроприемников. Выбран наиболее надежный вариант сечения проводов и
кабелей питающих и распределительных линий был выбран неизолированный
провод марки АСБ. Произведен расчет токов короткого замыкания. Определена
мощность компенсирующего устройства выбрано одно устройство марки УКБ
Произведен расчет оптимального количества и сопротивления заземляющих
устройств а также был представлен план их размещения.
На основе произведенных расчетов можно сделать вывод что выбран наиболее
оптимальный и рациональный вариант электроснабжения электрооборудования
механического цеха тяжелого машиностроения.
Список используемых источников
Чечевицына Л.Н. Микроэкономика. Экономика предприятия. – Ростов
нД: Феникс 2001. – 384 с.
Синягин Н.Н. «Система планово-предупредительного ремонта
электрооборудования промышленных предприятий»
Типовое положение о техническом обслуживании и ремонте
электрооборудования предприятий системы министерства чёрной
металлургии СССР Харьков 1988.
Банник «Справочник монтажника электростанции» М.1984.
Строительные нормы и правила. СНиП- 8 и СНиП -11. М. 1985.
Организация и планирование производства: Лабораторный
практикумН.И. Новицкий И.М. Бабук А.А. Горюшкин и др.; под ред.
Н.И.Новицкого. - Мн.: Новое издание 2008. - 230с.; ил.
Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок:
Учебник для учащихся электротехнических специальностей средних
учебных заведений. 1989.
Коновалова Л.Л Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных
предприятий и установок. 1989. Учебное пособие для техникумов.
Родштейн Л.А. Электрические аппараты: Учебник для техникумов.- 4-
е издание.1989.- 304 страницы.
Правила устройства электроустановок. Минэнерго СССР.-6-е издание
Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. Учебное пособие для
студентов среднего профессионального образования. 2002.-320
страниц[pic][pic][pic]
ДП 13.02.11.06.000.00ПЗ
Проектирование электроснабжения и электрооборудования механического цеха
тяжелого машиностроения
А х В = 16 х 10 м а = 6м

Схема ЭСН МЦТМ.cdw

ДП 13.02.11.06.000.00
Схема ЭСН механического цеха
тяжелого мащиностроения
электрическая принципиальная
Обидирочный станок РТ - 341
Обдирочный станок РТ - 250
Анодно-механический станок МЭ-31
Анодно-механический станок МЭ-12
Конденсаторная установка
Вентилятор приточный

План сети освещения ДП 13.02.11.06.000.00 Э1.cdw

ДП 13.02.11.06.000.00

отзыв руководителя.doc

ОТЗЫВ РУКОВОДИТЕЛЯ ПРОЕКТА
Выксунского филиала федерального государственного автономного
образовательного учреждения высшего образования «Национальный
исследовательский технологический университет «МИСиС» (СПО)
Специальность: 13.02.11
Техничская эксплуатация и обслуживание электрического
и электромеханического ОБОРУДОВАНИЯ (по отраслям)
Студент: Иванова галина алексеевна
В ОТЗЫВЕ НЕОБХОДИМО ОТМЕТИТЬ
Объем и качество выполненной работы.
Положительные и отрицательные стороны проекта.
Характеристику работы студента над проектом (степень самостоятельной
работы теоретическую подготовку умение решать практические вопросы и
Общую оценку проекта и область наиболее рационального использования
студента в производстве.
Руководитель проекта

титульник диплом.docx

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»
методического управления
Проектирование электроснабжения и электрооборудования механического цеха тяжелого машиностроения
Пояснительная записка
ДП 130211.06.000.00. ПЗ

Доклад.docx

Здравствуйте меня зовут Иванова Галина Алексеевна.
Я представляю вашему вниманию дипломный проект «Проектирование электроснабжения и электрооборудования механического цеха тяжелого машиностроения» к нему так же прилагаются 4 схемы: план цеха с расположением оборудования план сети освещения этого же цеха схема релейной защиты кабельной линии схема электроснабжения МЦТМ. (они представлены на форматах).
Механический цех тяжелого машиностроения (МЦТМ) предназначен для серийного производства изделий. Цех предназначен для механической обработки мелких и средних деталей. Все детали поступают сначала в заготовительное отделение а затем распределяются в пролёты для механической обработки на соответствующих станках. В соответствии с этим пролёты оборудованы подвесными кранами (кран-балками). Подвесные краны (кран-балки) установлены как вдоль этих пролётов так поперёк в одну или две нитки по две кран-балки в каждой нитке.
МЦТМ получает ЭСН от ТП.
Количество рабочих смен – 2.
Грунт в районе цеха – песок с температурой +20°C. Каркас здания МЦТМ сооружен из блоков-секций длинной 6 метров каждый.
Размеры цеха A×B×H = 48×30×9м.
Вспомогательные бытовые и служебные помещения двухэтажные высотой 4 метра.
Перечень ЭО цеха дан в таблице 1.
Для того чтобы произвести все необходимые расчёты нужно определить категорию надежности электроснабжения и выбрать схему ЭСН для данного цеха.
Так как цех является вспомогательным для него допускаются вторая и третья категории надежности электроснабжения.
В данном проектировании была выбрана II категория надежности ЭСН – это электроприемники перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции простоям рабочих мест механизмов и промышленного транспорта нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Электроприемниками второй категории являются ряд электроустановок промышленных предприятий а также жилые дома высотой от 5 до 10 этажей с газовыми плитами учебные заведения лечебные и детские учреждения группы городских потребителей с общей нагрузкой от 400 до 10000 кВА. Для приемников второй категории допускаются перерывы в электроснабжении (не более 30 минут) необходимые для включения резервного питания действиями дежурного персонала предприятия или выездной оперативной бригады.
После того как мы определились с категорией надежности и выбрали нужную схему необходимо провести расчёт электрических нагрузок по цеху. Результаты расчёта представлены в таблице в Приложении А.

титульник диплом.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ
ФЕДЕРАЛЬНОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО АВТОНОМНОГО ОБРАЗОВАТЕЛЬНОГО УЧРЕЖДЕНИЯ
«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МИСиС»
Проектирование электроснабжения и электрооборудования механического цеха
тяжелого машиностроения
Пояснительная записка
ДП 130211.06.000.00. ПЗ
Руководитель проекта

План цеха ДП 13.02.11.06.000.00.cdw

ДП 13.02.11.06.000.00
План механического цеха
тяжелого машиностроения

Таблица. Приложение А.doc

Приложение А – Расчёт электрических нагрузок по цеху
Наименование РУ и Нагрузка установленная Нагрузка средняя за смену Нагрузка максимальная
Рн кВт NРнΣ кВт Ки cosφ tgφ m Pсм кВт Qсм кВАр Sсм кВА
nэ Км Км Pм кВт Qм кВАр Sм кВА Iм А 1 2 3 4 5 6 7 8 9
11 12 13 14 15 16 17 18 ШМА:
Шлифовальные станки
5 Обдирочные станки типа РТ – 341 45 5 225 017
5 11 3825 4207 5686 Обдирочные станки типа
РТ – 250 37 6 222 017 065 11 3774 4151 561
Анодно-механические станки типа МЭ – 31
4 Анодно-механические станки типа МЭ – 12 11 9 99
7 065 11 1683 1851 2501 Вентилятор
вытяжной 185 1 185 065 08 075 1202 901 1502
Вентилятор приточный 22 1 22 065 08 075 143 107 1786
Итого на ШМА: 35 10095 03 5≥3 19105 2009
775 35 121 1 23117 2009 3063 046 РП:
Кран мостовой ПВ=40%
37 629 73 447 629 77 0011 Щит освещения
3 68 224 5125 Кз=09 11 612 246 65 0009 Итог:
3 3218 3281 Итог ВН:

Проектирование ЭСН и ЭО МЦТМ. ДП. Иванова Э - 12.docx

ДП 13.02.11.06.000.00ПЗ
Проектирование электроснабжения и электрооборудования механического цеха тяжелого машиностроения
1 Характеристика проектируемого объекта. Классификация помещений по взрыво- пожаро- электробезопасности
2 Технические условия на проектирование согласно ПУЭ ПТЭЭП
1 Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения
2 Расчет электрических нагрузок
3 Выбор способа компенсации реактивной мощности .
4 Выбор трансформаторов на подстанции .
5 Расчет питающей линии
6 Расчет токов короткого замыкания ..
7 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств ..
8 Выбор схемы релейной защиты трансформатора и питающей линии .
Расчет и выбор освещения цеха
Расчет заземляющего устройства электроустановок ..
Основные требования к электрооборудованию и технические условия на проектирование электрооборудования мостового крана
Расчет и выбор электродвигателя перемещения тележки мостового крана
Расчет технических параметров двигателя .
Расчет механических характеристик выбранного электродвигателя
Разновидности систем управления применяемых в электрооборудовании мостового крана ..
Описание работы релейно-контактной схемы мостового крана ..
Расчет статических и динамических характеристик .
Расчет и выбор частотного преобразователя .
19 Расчет питающего кабеля к преобразователю частоты
Организация производства
1 Организация монтажа электрооборудования цеховой подстанции ..
2 Организация наладки электрооборудования цеховой подстанции ..
3 Организация обслуживания электрооборудования цеховой подстанции
Экономика производства ..
1 Расчет сметы затрат на внедрение системы ЭСН и электрооборудования тележки крана
2 Расчет производственных затрат на эксплуатацию электрооборудования тележки крана за год
3 Организация ремонтных работ электрооборудования тележки крана и построение графика ППР
4 Организация работ по монтажу системы ЭСН и электрооборудования тележки крана. Построение линейного графика монтажа
5 Таблица технико-экономических показателей проекта
Мероприятия по технике безопасности и противопожарной технике
1 Техника безопасности при монтаже и эксплуатации электрооборудования цеховой подстанции .
2 Противопожарные мероприятия на промышленных предприятиях .
Список используемых источников .
В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без электричества. Электричество уже давно и прочно вошло во все сферы народного хозяйства. Основное достоинство электроэнергии – относительная простота производства передача дробление и преобразования. С помощью электроэнергии приводятся в движение миллионы станков механизмов освещаются помещения. Сейчас существуют технологии где электроэнергия является единственным носителем.
Передача электроэнергии от источника к потребителю производится энергетическими системами объединяющими несколько электростанций.
Приёмники электроэнергии промышленных предприятий получают питание от системы электроснабжения которая является составной частью энергетической системы.
Электрическая часть производственной установки получающая электроэнергию от источника и преобразующая её в механическую электрическую световую называется электроприёмником. Электроприёмники характеризуются номинальными параметрами.
Совокупность электроприёмников присоединённых с помощью электрических сетей к общему пункту питания называют потребителем.
Электростанция – предприятие на котором вырабатывается электроэнергия. На этих станциях различные виды энергии (световая тепловая и т.д.) с помощью генераторов преобразуются в электрическую.
Электрическая сеть – совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии состоящая из подстанций и распределительных устройств соединённых линиями электропередачи и работающая на определённой территории. Они могут быть высоко и низковольтными постоянного или переменного тока. Электрическое оборудование применяемое в электрических системах характеризуется номинальным напряжением. Номинальное напряжение сети должно совпадать с напряжением электроустановки. Первичные обмотки трансформаторов играют роль потребителей поэтому их номинальное напряжение должно совпадать с номинальным напряжением приёмников. Генераторы электростанции и вторичные обмотки трансформаторов находятся в начале питаемой сети и поэтому их номинальное напряжение должно быть выше номинального напряжения приёмников на величину потерь (5%).
Кабель – одна или несколько скрученных между собой изолированных жил имеющий общую герметичную оболочку. Выпускают кабели на все стандартные напряжения (3;6;10;220;022;038 кВ). Во взрывоопасных помещениях проводку выполняют в стальных трубах. Крепят кабели при помощи скобок. Проходы кабеля через междуэтажные перекрытия стараются выполнить так чтобы защитить кабель от механических повреждений. В период развития научно-технического прогресса электричество будет наиболее потребляемым видом с помощью которого будет создано мощное электрическое оборудование и прочие технологии облегчающие жизнь человека.
1.Характеристика проектируемого объекта. Классификация помещений по взрыво- пожаро- электробезопасности
Механический цех тяжелого машиностроения (МЦТМ) предназначен для серийного производства изделий. Цех предназначен для механической обработки мелких и средних деталей. Все детали поступают сначала в заготовительное отделение а затем распределяются в пролёты для механической обработки на соответствующих станках. В соответствии с этим пролёты оборудованы подвесными кранами (кран-балками). Подвесные краны (кран-балки) установлены как вдоль этих пролётов так поперёк в одну или две нитки по две кран-балки в каждой нитке.
Он является крупным вспомогательным цехом завода машиностроения и выполняет заказы основных цехов. Станочное отделение выполняет подготовительные операции (обдирку) изделий для дальнейшей обработки их на анодно-механических станках.
Для этой цели установлено основное оборудование: обдирочные шлифовальные анодно-механические станки и др.
Шлифовальные станки работают абразивным инструментом. В общем парке металлорежущих станков они составляют порядка 20% а в массовом (автотракторном подшипниковым) производстве доля шлифовальных станков достигает 60%.
С помощью шлифовальных станков выполняются высокопроизводительные операции по обдирке отливок отрезке шлифованию изи целого прутка высоколегированного материала спиральных и шпоночных канавок специальных сложных профилей и т.д. При этом применяют методы скоростного и обдирочного шлифования позволяющие за меньшее время снять гораздо больший объем металла чем при черновой обработке точением и фрезерованием. В производстве электронной и вычислительной техники только абразивная обработка позволяет изготовить детали из хрупких труднообрабатываемых магнитных и керамических материалов.
Кинематический процесс шлифования на всех типах шлифовальных станков осуществляется путём вращения шлифовального круга и вращения или перемещения обрабатываемой загатовки относительно рабочей поверхности круга (переферии или торца). Относительное перемещение заготовки проводится по прмолинейной или дуговой траектории.
Анодно-механические станки изготовляют двух типов: дисковые и ленточные. Дисковые станки применяют для поперечной разрезки проката. Инструментом-электродом служит тонкий стальной диск. Ширина прорезки на дисковых станках не превышает 15—3 мм. Небольшая ширина режущего инструмента значительно сокращает расход обрабатываемого материала.
Вытяжная вентиляция необходима для удаления загрязненного воздуха из помещения. Чаще всего она применяется на различных промышленных предприятиях складах общепите в недорогих офисах и домах.
Но вытяжная вентиляция не настолько эффективна если нет соответствующей приточной вентиляции. Если объем вытягиваемого воздуха намного начинает превышать объем приточного то появляются негативные последствия в виде сквозняка и холода. Поэтому самой эффективной можно считать приточно-вытяжную вентиляцию обеспечивающую и поступление свежего воздуха в помещение и удаление загрязненного воздуха из него.
МЦТМ получает ЭСН от ТП.
По категории надёжности – потребители 2 категории.
Количество рабочих смен – 2.
Грунт в районе цеха – песок с температурой +20°C. Каркас здания МТЦМ сооружен из блоков-секций длинной 6 метров каждый.
Размеры цеха A×B×H = 48×30×9м.
Вспомогательные бытовые и служебные помещения двухэтажные высотой 4 метра.
Перечень ЭО цеха дан в таблице 1.
Мощность электропотребления (Pп) дана для одного электроприемника.
Таблица 1 – Перечень ЭО МТЦМ
Обдирочные станки типа РТ – 341
Обдирочные станки типа РТ – 250
Анодно – механические станки типа МЭ – 31
Анодно – механические станки типа МЭ – 12
Вентилятор приточный
Рисунок 1 – План размещения ЭО МЦТМ
Классификация помещений по взрыво- пожаро- электробезопасности.
Взрывоопасные зоны. Класс взрывоопасной зоны в соответствии с которым производится выбор электрооборудования определяется технологами совместно с электриками проектной или эксплуатирующей организации. При определении взрывоопасных зон принимается что:
взрывоопасная зона в помещении занимает весь объем помещения если объем взрывоопасной смеси превышает 5% свободного объема помещения;
взрывоопасной считается зона в помещении в пределах до 5 м по горизонтали и вертикали от технологического аппарата из которого возможно выделение горючих газов или паров ЛВЖ если объем взрывоопасной смеси равен или менее 5% свободного объема помещения. Помещение за пределами взрывоопасной зоны следует считать невзрывоопасным если нет других факторов создающих в нем взрывоопасность;
взрывоопасная зона наружных взрывоопасных установок ограничена размерами:
объемы взрывоопасных газов и паровоздушных смесей а также время образования паровоздушной смеси определяются в соответствии с «Указаниями по определению категории производств по взрывной взрывопожароопасной и пожарной опасности» утвержденными в установленном порядке.
в помещениях с производствами категорий А Б и Е электрооборудование должно удовлетворять требованиям к электроустановкам во взрывоопасных зонах соответствующих классов. Зоны взрывоопасности: B – I B – Iа B – Iб B – Iг B – II B – IIа.
Пожароопасные зоны. Пожароопасной зоной называется пространство внутри и вне помещений в пределах которого постоянно или периодически обращаются горючие (сгораемые) вещества и в котором они могут находиться при нормальном технологическом процессе или при его нарушениях. Зоны пожара опасности: П – I П – II П – IIа П – III.
Электробезопасность. В отношении опасности поражения людей электрическим током различаются:
помещения без повышенной опасности в которых отсутствуют условия создающие повышенную или особую опасность.
помещения с повышенной опасностью характеризующиеся наличием одного из следующих условий создающих повышенную опасность:
- сырость или токопроводящая пыль;
- токопроводящие полы (металлические кирпичные и т.п.);
- высокая температура;
- возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий имеющим соединение с землей технологическим аппаратам механизмам и т.п. с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям) с другой;
особо опасные помещения характеризующиеся наличием одного из следующих условий создающих особую опасность:
- химически активная или органическая среда;
- одновременно два или более условий повышенной опасности.
Таблица 2 – Классификация помещений по взрыво- пожаро- и электробезопасности
Наименование помещений
Условия окружающей среды
2 Технические условия на проектирование согласно ПУЭ ПТЭЭП
Применяемые в электроустановках электрооборудование кабели и провода по своим нормированным гарантированным и расчетным характеристикам должны соответствовать условиям работы данной электроустановки.
Проектирование и выбор схем компоновок и конструкций электроустановок должны производиться на основе технико-экономических сравнений применения простых и надежных схем внедрения новейшей техники с учетом опыта эксплуатации наименьшего расхода цветных и других дефицитных материалов оборудования и т. п.
При проектировании систем электроснабжения и реконструкции электроустановок должны рассматриваться следующие вопросы:
) перспектива развития энергосистем и систем электроснабжения с учетом рационального сочетания вновь сооружаемых электрических сетей с действующими и вновь сооружаемыми сетями других классов напряжения;
) обеспечение комплексного централизованного электроснабжения всех потребителей расположенных в зоне действия электрических сетей независимо от их ведомственной принадлежности;
) ограничение токов КЗ предельными уровнями определяемыми на перспективу;
) снижение потерь электрической энергии.
При этом должны рассматриваться в комплексе внешнее и внутреннее электроснабжение с учетом возможностей и экономической целесообразности технологического резервирования.
При решении вопросов резервирования следует учитывать перегрузочную способность элементов электроустановок а также наличие резерва в технологическом оборудовании.
При выборе независимых взаимно резервирующих источников питания являющихся объектами энергосистемы следует учитывать вероятность одновременного зависимого кратковременного снижения или полного исчезновения напряжения на время действия релейной защиты и автоматики при повреждениях в электрической части энергосистемы а также одновременного длительного исчезновения напряжения на этих источниках питания при тяжелых системных авариях.
Проводники любого назначения должны удовлетворять требованиям в отношении предельно допустимого нагрева с учетом не только нормальных но и послеаварийных режимов а также режимов в период ремонта и возможных неравномерностей распределения токов между линиями секциями шин и т. п. При проверке на нагрев принимается получасовой максимум тока наибольший из средних получасовых токов данного элемента сети.
При повторно-кратковременном и кратковременном режимах работы электроприемников (с общей длительностью цикла до 10 мин и длительностью рабочего периода не более 4 мин) в качестве расчетного тока для проверки сечения проводников по нагреву следует принимать ток приведенный к длительному режиму.
По режиму КЗ должны проверяться:
) электрические аппараты токопроводы кабели и другие проводники а также опорные и несущие конструкции для них;
) воздушные линии электропередачи при ударном токе КЗ 50 кА и более для предупреждения схлестывания проводов при динамическом действии токов КЗ.
По режиму КЗ при напряжении выше 1 кВ не проверяются:
а) аппараты и проводники защищенные плавкими предохранителями с вставками на номинальный ток до 60 А - по электродинамической стойкости.
б) аппараты и проводники защищенные плавкими предохранителями независимо от их номинального тока и типа - по термической стойкости.
в) проводники в цепях к индивидуальным электроприемникам в том числе к цеховым трансформаторам общей мощностью до 25 МВ·А и с высшим напряжением до 20 кВ если соблюдены одновременно следующие условия:
г) в электрической или технологической части предусмотрена необходимая степень резервирования выполненного так что отключение указанных электроприемников не вызывает расстройства технологического процесса;
д) повреждение проводника при КЗ не может вызвать взрыва или пожара;
е) возможна замена проводника без значительных затруднений.
При выборе расчетной схемы для определения токов КЗ следует исходить из предусматриваемых для данной электроустановки условий длительной ее работы и не считаться с кратковременными видоизменениями схемы этой электроустановки которые не предусмотрены для длительной эксплуатации (например при переключениях). Ремонтные и послеаварийные режимы работы электроустановки к кратковременным изменениям схемы не относятся.
В электроустановках выше 1 кВ в качестве расчетных сопротивлений следует принимать индуктивные сопротивления электрических машин силовых трансформаторов и автотрансформаторов реакторов воздушных и кабельных линий а также токопроводов.
Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции должна быть применена по крайней мере одна из следующих защитных мер: заземление зануление защитное отключение разделительный трансформатор малое напряжение двойная изоляция выравнивание потенциалов. Заземление или зануление электроустановок следует выполнять:
) при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока - во всех электроустановках (см. также 1.7.44 и 1.7.48);
) при номинальных напряжениях выше 42 В но ниже 380 переменного тока и выше 110 В но ниже 440 В постоянного тока - только в помещениях с повышенной опасностью особо опасных и в наружных установках.
Требования к аппаратам защиты.
Аппараты защиты по своей отключающей способности должны соответствовать максимальному значению тока КЗ в начале защищаемого участка электрической сети.
Допускается установка аппаратов защиты нестойких к максимальным значениям тока КЗ а также выбранных по значению одноразовой предельной коммутационной способности если защищающий их групповой аппарат или ближайший аппарат расположенный по направлению к источнику питания обеспечивает мгновенное отключение тока КЗ для чего необходимо чтобы ток уставки мгновенно действующего расцепителя (отсечки) указанных аппаратов был меньше тока одноразовой коммутационной способности каждого из группы нестойких аппаратов и если такое неселективное отключение всей группы аппаратов не грозит аварией порчей дорогостоящего оборудования и материалов или расстройством сложного технологического процесса.
Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматических выключателей служащих для защиты отдельных участков сети во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников но таким образом чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках.
Требования к релейной защите.
Электроустановки должны быть оборудованы устройствами релейной защиты предназначенными для:
а) автоматического отключения поврежденного элемента от остальной неповрежденной части электрической системы (электроустановки) с помощью выключателей; если повреждение (например замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью) непосредственно не нарушает работу электрической системы допускается действие релейной защиты только на сигнал.
б) реагирования на опасные ненормальные режимы работы элементов электрической системы (например перегрузку повышение напряжения в обмотке статора гидрогенератора); в зависимости от режима работы и условий эксплуатации электроустановки релейная защита должна быть выполнена с действием на сигнал или на отключение тех элементов оставление которых в работе может привести к возникновению повреждения.
Устройства релейной защиты должны обеспечивать наименьшее возможное время отключения КЗ в целях сохранения бесперебойной работы неповрежденной части системы (устойчивая работа электрической системы и электроустановок потребителей обеспечение возможности восстановления нормальной работы путем успешного действия АПВ и АВР самозапуска электродвигателей втягивания в синхронизм и пр.) и ограничения области и степени повреждения элемента.
Релейная защита действующая на отключение как правило должна обеспечивать селективность действия с тем чтобы при повреждении какого-либо элемента электроустановки отключался только этот поврежденный элемент.
Для трансформаторов должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:
) многофазных замыканий в обмотках и на выводах;
) однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;
) витковых замыканий в обмотках;
) токов в обмотках обусловленных внешними КЗ;
) токов в обмотках обусловленных перегрузкой;
) понижения уровня масла;
) частичного пробоя изоляции вводов 500 кВ;
) однофазных замыканий на землю в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью если трансформатор питает сеть в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности.
Требования к распределительным устройствам.
Выбор проводов шин аппаратов приборов и конструкций должен производиться как по нормальным условиям работы (соответствие рабочему напряжению и току классу точности и т.п.) так и по условиям работы при коротком замыкании (термические и динамические воздействия коммутационная способность).
Электрооборудование токоведущие части изоляторы крепления ограждения несущие конструкции изоляционные и другие расстояния должны быть выбраны и установлены таким образом чтобы:
) вызываемые нормальными условиями работы электроустановки усилия нагрев электрическая дуга или иные сопутствующие ее работе явления (искрение выброс газов и т.п.) не могли причинить вред обслуживающему персоналу а также привести к повреждению оборудования и возникновению короткого замыкания (КЗ) или замыканию на землю;
) при нарушении нормальных условий работы электроустановки была обеспечена необходимая локализация повреждений обусловленных действием КЗ;
) при снятом напряжении с какой-либо цепи относящиеся к ней аппараты токоведущие части и конструкции могли подвергаться безопасному техническому обслуживанию и ремонту без нарушения нормальной работы соседних цепей;
) была обеспечена возможность удобного транспортирования оборудования.
В помещениях с КРУ следует предусматривать площадку для ремонта и наладки выкатных элементов. Ремонтная площадка должна быть оборудована средствами для опробования приводов выключателей и систем управления.
Внутрицеховые РУ и ПС с маслонаполненным оборудованием могут размещаться на первом и втором этажах в основных и вспомогательных помещениях производств которые согласно противопожарным требованиям отнесены к категории Г или Д I или II степени огнестойкости как открыто так и в отдельных помещениях.
Требования к электродвигателям и коммутационным аппаратам.
Электродвигатели и аппараты должны быть установлены таким образом чтобы они были доступны для осмотра и замены а также по возможности для ремонта на месте установки. Если электроустановка содержит электродвигатели или аппараты массой 100 кг и более то должны быть предусмотрены приспособления для их такелажа.
Электродвигатели и их коммутационные аппараты должны быть заземлены или занулены.
Для группы электродвигателей служащих для привода одной машины или ряда машин осуществляющих единый технологический процесс следует как правило применять общий аппарат или комплект коммутационных аппаратов если это оправдывается требованиями удобства или безопасности эксплуатации. В остальных случаях каждый электродвигатель должен иметь отдельные коммутационные аппараты.
Коммутационные аппараты в цепях электродвигателей должны отключать от сети одновременно все проводники находящиеся под напряжением. В цепи отдельных электродвигателей допускается иметь аппарат отключающий не все проводники если в общей цепи группы таких электродвигателей установлен аппарат отключающий все проводники.
Коммутационные аппараты должны быть стойкими к расчетным токам КЗ. Коммутационные аппараты по своим электрическим и механическим параметрам должны соответствовать характеристикам приводимого механизма во всех режимах его работы в данной установке.
Требования к оборудованию кранов.
Электроснабжение крана должно осуществляться при помощи:
) главных троллеев в том числе при помощи малогабаритного троллейного токопровода;
) стационарных питательных пунктов по токосъемным контактам которых скользят укрепленные на кране отрезки троллеев ("контактные лыжи");
) кольцевого токоподвода;
) стационарного токопровода (для кранов установленных на фундаменте).
Напряжение электродвигателей переменного и постоянного тока и преобразовательных агрегатов (статистических или вращающихся) устанавливаемых на кранах должно быть не выше 10 кВ. Применение напряжения выше 1 кВ должно быть обосновано расчетами.
Требования к освещению.
Нормы освещенности ограничения слепящего действия светильников пульсаций освещенности и другие качественные показатели осветительных установок виды и системы освещения должны приниматься согласно требованиям СНиП 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение" и другим нормативным документам утвержденным или согласованным с Госстроем (Минстроем) РФ и министерствами и ведомствами Российской Федерации в установленном порядке.
Для питания осветительных приборов общего внутреннего и наружного освещения как правило должно применяться напряжение не выше 220 В переменного или постоянного тока. В помещениях без повышенной опасности напряжение 220 В может применяться для всех стационарно установленных осветительных приборов вне зависимости от высоты их установки.
Допустимые отклонения и колебания напряжения у осветительных приборов не должны превышать указанных в ГОСТ 13109 "Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения".
Аварийное освещение разделяется на освещение безопасности и эвакуационное. Освещение безопасности предназначено для продолжения работы при аварийном отключении рабочего освещения.
Светильники рабочего освещения и светильники освещения безопасности в производственных и общественных зданиях и на открытых пространствах должны питаться от независимых источников.
Светильники и световые указатели эвакуационного освещения в производственных зданиях с естественным освещением и в общественных и жилых зданиях должны быть присоединены к сети не связанной с сетью рабочего освещения начиная от щита подстанции (распределительного пункта освещения) или при наличии только одного ввода начиная от вводного распределительного устройства.
Так как цех является вспомогательным для него допускается вторая категория надежности электроснабжения.
II категория надежности – это электроприемники перерыв в электроснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции простоям рабочих мест механизмов и промышленного транспорта нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей. Электроприемниками второй категории являются ряд электроустановок промышленных предприятий а также жилые дома высотой от 5 до 10 этажей с газовыми плитами учебные заведения лечебные и детские учреждения группы городских потребителей с общей нагрузкой от 400 до 10000 кВА. Для приемников второй категории допускаются перерывы в электроснабжении (не более 30 минут) необходимые для включения резервного питания действиями дежурного персонала предприятия или выездной оперативной бригады.
Рисунок 2 – Схема второй категории электроснабжения
2 Расчет электрических нагрузок
При расчете силовых нагрузок важное значение имеет правильное определение электрической нагрузки во всех элементах силовой сети. Завышение нагрузки может привести к перерасходу проводникового материала удорожанию строительства; занижение нагрузки – к уменьшению пропускной способности электрической сети и невозможности обеспечения нормальной работы силовых электроприемников.
Расчет электрических нагрузок основывается на опытных данных и обобщениях выполненных с применением методов математической статистики и теории вероятности.
Расчет начинают с определения номинальной мощности каждого электроприемника независимо от его технологического процесса средней мощности затраченной в течении наиболее загруженной смены и максимальной расчетной мощности участка цеха завода или объекта.
Максимальная мощность – наибольшая мощность потребляемая участком цехом заводом в течение первой смены за 30 минут.
Если за 30 минут провода выдерживают максимальную нагрузку и не перегреваются то выбранного сечения достаточно чтобы данные потребители получили требуемое количество электроэнергии.
Активная и реактивная максимальные мощности равны
Qmax = Qсм K’m кВАр.
где Рсм- средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену кВт;
Qсм- средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену кВАр;
Km- коэффициент максимума активной нагрузки;
Ки- коэффициент использования электроприемников определяется на основании опыта эксплуатации;
nэ- эффективное число электроприемников;
nэ=F(n m Kиср Рном) может быть определено по упрощенным вариантам;
n- фактическое число электроприемников в группе;
m- показатель силовой сборки в группе;
Kиср- средний коэффициент использования группы электроприемников;
Рном- номинальная активная групповая мощность приведенная к длительному режиму без учета резервных электроприемников кВт;
- коэффициент максимума реактивной нагрузки;
= 11 при =1 при nэ>10.
где tgφ- коэффициент реактивной мощности.
Коэффициент максимума Кm – отношение расчетного максимума активной мощности нагрузки группы электроприемников к средней мощности нагрузки за наиболее загруженную смену
Коэффициент использования характеризует использование активной мощности и представляет собой отношение средней активной мощности за наиболее загруженную смену к номинальной мощности
Коэффициент загрузки Кз – отношение фактически потребляемой активной мощности к номинальной активной мощности приемника
Эффективным числом nэ называют число однородных по режиму работы электроприемников одинаковой мощности которое дает то же значение расчетного максимума что и группа электроприемников различных по мощности и роду работы.
Показатель силовой сборки m – отношение номинальной мощности наибольшего электроприемника к номинальной мощности наименьшего
Приведение мощностей 3-фазных электроприемников к длительному режиму
Рном=Рп – для электроприемников ДР;
Рном=Рп- для электроприемников ПКР;
Рном=Sпcosφ- для сварочных трансформаторов ПКР;
Рном=Sпcosφ- для трансформаторов ДР
где Рп – паспортная активная мощность кВт;
Sп - полная паспортная мощность кВА;
ПВ – продолжительность включения.
Результаты расчетов сведены в таблицу в Приложении А.
3 Выбор способа компенсации реактивной мощности
Компенсация реактивной мощности (КРМ) является неотъемлемой частью задачи электроснабжения промышленного предприятия. КРМ не только улучшает качество электроэнергии в сетях но и является одним из основных способов сокращения потерь электроэнергии.
Для искусственной КРМ называемой иногда «поперечной» применяются специальные компенсирующие устройства которые являются источниками реактивной энергии емкостного характера.
Требования энергоснабжающей организации таковы что на вводах предприятия значение коэффициента мощности должно быть в пределах 0.92- 0.95.
К сетям до 1кВ подключают большую часть электроприемников потребляющих реактивную мощность. Коэффициент мощности нагрузки обычно 0.7 - 0.8 а сети 380 - 660 В удалены от энергосистемы поэтому передача реактивной мощности в цеховые сети от источников электроэнергии приводит к повышенным затратам на увеличение сечения проводов и кабелей на повышение мощности трансформаторов на потери активной и реактивной мощности. Эти затраты можно уменьшить и даже устранить если обеспечить компенсацию реактивной мощности непосредственно в сети напряжением до 1 кВ.
Источником реактивной мощности в этом случае могут быть синхронные двигатели напряжением 380 660 В и низковольтные конденсаторные батареи.
Конденсаторы для повышения коэффициента активной мощности напряжением до 1 кВ изготавливают в однофазном и трехфазном исполнении для внутренней и наружной установки. Они бывают масляные и совтоловые.
Широкое применение конденсаторов обусловлено их преимуществами:
- незначительные удельные потери активной мощности (0.005 кВткВАр);
- отсутствие вращающихся частей;
- простота монтажа и эксплуатации;
- относительно невысокая стоимость;
- отсутствие шума во время работы;
- возможность установки около групп приемников.
Недостатками конденсаторов являются:
- наличие остаточного заряда (опасно при обслуживании);
- чувствительность к перенапряжениям и броскам тока;
- возможность только ступенчатого а не плавного регулирования мощности.
Для выбора компенсирующего устройства (КУ) необходимо знать:
- расчётную реактивную мощность КУ;
тип компенсирующего устройства;
Расчётную реактивную мощность КУ можно определить из соотношения
Qк.р = αРmax (tgφ – tgφк)
где Qк.р - расчётная мощность КУ кВАр;
α – коэффициент учитывающий повышение cosφ естественным способом принимается α=09;
tgφ tgφк - коэффициент реактивной мощности до и после компенсации.
Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения cosφк = 092 095.
Задавшись cosφк из этого промежутка определяют tgφк.
Задавшись типом КУ зная Qк.р и напряжение выбирают стандартную компенсирующую установку близкую по мощности пользуясь таблицей.
Применяются комплектные конденсаторные установки (ККУ) или конденсаторы предназначенные для этой цели.
После выбора стандартного КУ определяется фактическое значение коэффициента мощности
tgφф= ( Рmax - Qк.у) Рmax
где Qк.у- мощность выбранной конденсаторной установки.
По tgφф определяют cosφФ
cosφФ = cos (arctgφФ).
Производят перерасчет нагрузки с учетом компенсации реактивной мощности
Qк.р = αРmax (tgφ – tgφк) = 09 25462 (099 – 034) = 14895 кВАр
tgφф= == 061 => cosφф=137.
Выбираем УКБ – 038 – 150.
Результаты заносим в таблицу 3.
Таблица 3 - Сводная ведомость нагрузок
4 Выбор трансформаторов на подстанции
Правильный выбор числа и мощности трансформаторов имеет существенное значение для рационального построения системы электроснабжения. Число трансформаторов как и число питающих линий определяют в зависимости от категорий потребителей. Наиболее просты и дешевы однотрансформаторные подстанции. При наличии складского резерва или связей на вторичном напряжении эти подстанции обеспечивают надежное электроснабжение потребителей второй и третьей категорий.
Если основную часть нагрузки составляют потребители первой и второй категорий то применяют двухтрансформаторные подстанции.
При выборе мощности трансформаторов необходимо исходить из экономической нагрузки допустимой перегрузки числа часов использования максимума нагрузки темпов роста нагрузки расчетной нагрузки. Поскольку к моменту проектирования все указанные факторы нельзя определить то мощность трансформаторов выбирают так чтобы обеспечивалось питание полной нагрузки при работе трансформаторов в нормальных условиях с коэффициентом загрузки 07 075. При выходе одного трансформатора или линии из строя второй трансформатор не должен быть перегружен более чем на 40% в течение 5 суток при работе в таком режиме по 6 ч каждые сутки. При этом коэффициент заполнения графика должен быть не выше 075.
При наличии графика нагрузки мощность трансформатора выбирают по его перегрузочной способности. Для этого по графику нагрузки определяют продолжительность t максимума нагрузки и коэффициент заполнения графика
КЗ.Г=IсрIм или КЗ.Г=SсрSм
где Iср Iм — соответственно средний и максимальный токи трансформатора;
Sср Sм — средняя и максимальная мощности трансформатора.
По значениям t и КЗ.Г пользуясь кривыми кратностей допустимых перегрузок силовых трансформаторов с масляным охлаждением определяют коэффициент допустимой перегрузки КД.П.
Номинальная мощность трансформатора
По найденному значению Sн принимают ближайшую стандартную мощность трансформатора S Н.Т.
При проектировании подстанций для которых график нагрузки неизвестен мощность трансформаторов принимают по расчетной нагрузке. Чтобы выбрать наиболее рациональный вариант электроснабжения необходимо рассмотреть не менее двух вариантов числа и мощности трансформаторов сравнивая их по технико-экономическим показателям.
Кз=075Pmax = 100% tPmax = 3 ч
Pmin = 70% tPmin = 15 ч
Qmax = 100% tQmax = 3 ч
Qmin = 93% tQmin = 35 ч
Находим средние значения активной и реактивной мощностей
Pcp% = Pmax% + Pmin%2 = 100+702 = 85%
Qcp% = Qmax% + Qmin% 2= 100+932 = 965%
Pcp = Pcp Pcp%100 = 25462 85100 =21647 кВт
Qcp = Qmax Qcp%100 = 24183 965100 = 23365 кВАр.
Находим среднее значение полной мощности
Максимальное время работы за год Tmax = 5840 ч.
Находим коэффициент заполнения графика
Кз.г. = 318535331 = 091
Находим номинальную мощность трансформатора
Sном = SmaxКн= 353311075 = 32866 кВА.
Выбираем трансформатор ТМ – 40010
Таблица 4 – Технические данные трансформатора
5 Расчет питающей линии
Сечение проводов линий электропередачи должно быть таким чтобы провода не перегревались при любой нагрузке в нормальном рабочем режиме потеря напряжения в линиях не превышала установленные пределы а плотность тока в проводах соответствовала экономической.
Находим максимальный расчетный ток в линии при нормальном режиме работы
Находим экономическое сечение проводника
где jэк - экономическая плотность тока Амм2. Так как алюминиевый провод неизолированный jэк =18 Амм2.
Следовательно выбираем сечение провода 10 и 16 мм2 и проверяем каждый на отклонение напряжения.
Проверка на отклонение напряжения провод сечением 10мм2
r0 x0 - активное и индуктивное сопротивления на единицу длины.
Проверка на отклонение напряжения провод сечением 16мм2
Вывод: т.к. предельно допустимые отклонения оба в норме выбираем наименьшее значение марки АСБ чтобы не удорожать СЭС.
6 Расчет токов короткого замыкания
В системе трехфазного переменного тока могут возникнуть непредусмотренные соединения проводников двух или трех фаз между собой или на землю называемые короткими замыканиями. Это происходит при набрасывании проводника на воздушную линию повреждении кабеля падении поврежденной опоры воздушной линии со всеми проводами на землю перекрытии фаз животными и птицами обрыве проводов и т. д.
В результате короткого замыкания резко снижается сопротивление электрической сети. Ток в короткозамкнутой цепи намного превышает рабочий ток. Наибольший ток короткого замыкания возникает при трехфазном коротком замыкании поэтому данный ток и определяют для выбора электрического оборудования.
Увеличение тока в цепи приводит к возрастанию механического воздействия электродинамических сил на электроаппараты и повышению нагрева токоведущих частей пропорционально квадрату силы тока. Кроме того снижается напряжение. При трехфазном коротком замыкании напряжение в точке короткого замыкания падает до нуля а в смежных участках сети напряжение тем ниже чем ближе эти участки к месту короткого замыкания.
Для уменьшения последствий аварий в электрической сети при коротких замыканиях необходимо обеспечивать быстрое отключение поврежденного элемента сети выбирать аппаратуру таким образом чтобы она была устойчивой к кратковременному воздействию тока короткого замыкания. Поэтому необходимо уметь рассчитывать токи короткого замыкания для выбора аппаратуры электросети и разработки мероприятий обеспечивающих работу системы электроснабжения при внезапном коротком замыкании.
Составляем схему и схему замещения
Рисунок 3 – Схема и схема замещения
Находим параметры короткого замыкания в первой точке.
За базисную мощность принимаем мощность системы Sс = Sб =100 МВА
За базисное напряжение принимают номинальное напряжение
Определяем значение базисного тока
Определяем базисное сопротивление линий
Находим базисное сопротивление первого трансформатора
Находим суммарное базисное сопротивление
Определяем значение тока короткого замыкания
Определяем значение ударного тока
Определяем мощность короткого замыкания
Находим параметры короткого замыкания во второй точке:
За базисную мощность также принимаем мощность системы
Находим базисное сопротивление второго трансформатора
Находим суммарное базисное сопротивление. При этом необходимо учитывать суммарное базисное сопротивление в первой точки и базисное сопротивление трансформатора
Таблица 5 – Значения коротких замыканий
7 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств
Выбор выключателей нагрузки производится по следующим условиям
) по номинальному напряжению
) по току продолжительного режима
) по отключающей способности
) по электродинамической стойкости
Выбор трансформаторов тока производится по следующим параметрам
Сравнение справочных и расчетных данных всего выбранного оборудования представлено в таблице 6.
Таблица 6 – Защитная аппаратура
Выключатель нагрузки
Оборудование на Uном = 10кВ
8 Выбор схемы релейной защиты трансформатора и питающей линии
Релейная защита должна обеспечить быстроту и избирательность действия надёжность работы и чувствительность. Кроме того стоимость релейной защиты должна быть по возможности небольшой.
Быстрота действия релейной защиты предотвращает расстройство функционирования системы и нарушение нормальной работы приёмников при коротком замыкании и значительных понижениях напряжения. По времени действия релейные защиты можно разделить на быстродействующие (полное время отключения составляет примерно 006 02с что соответствует 2 10 периодам изменения тока) и с выдержкой времени (специально создаётся замедление действия).
Избирательность действия релейной защиты в выявлении повреждённого участка и его отключении; при этом неповреждённая часть электроустановки остаётся в работе.
Надёжность работы релейной защиты заключается в её правильном и безотказном действии во всех предусмотренных случаях. Она обеспечивается применением высококачественных реле и современных схем защиты тщательным выполнением монтажа и квалифицированными эксплуатацией и обслуживанием защитных устройств.
Чувствительностью релейной защиты называют её способность реагировать на самые малые изменения контролируемого параметра. Благодаря этому уменьшаются разрушения повреждённого элемента и быстро восстанавливаются нормальные условия работы неповреждённой части электроустановки. Чувствительность всех видов защиты оценивают коэффициентом чувствительности значение которого нормируется ПУЭ.
Рассчитать реле защиты (РЗ) – это значит:
- выбрать вид и схему;
- выбрать токовые трансформаторы и токовые реле;
- определить чувствительность защиты.
Ток срабатывания реле - наименьший ток при котором реле срабатывает.
Напряжение срабатывания реле – наименьшее напряжение при котором реле срабатывает.
Ток возврата реле - наибольший ток при котором реле возвращается в исходное состояние.
Напряжение возврата реле – наибольшее напряжение при котором реле возвращается в исходное положение.
Коэффициент возврата – это отношение тока или напряжения возврата к току или напряжению срабатывания соответственно.
Ток срабатывания защиты - наименьший первичный ток при котором срабатывает защита.
Токовая отсечка (ТО) – МТЗ с ограниченной зоной действия и током реле мгновенного действия (без реле времени).
Ток срабатывания ТО - наименьший ток мгновенного срабатывания защиты в первичной цепи.
Рисунок 4 – Схема релейной защиты кабельной линии:В — выключатель; ТТ — трансформатор тока; КО — катушка отключения; Л — сигнальная (контрольная) лампа; Rд — добавочное сопротивление; РТ — реле тока; РВ — реле времени; РУ — реле указательное; ИП — измерительный прибор; ШУ — шинка управления; ШС — шинка сигнализации; ШМ — шинка мигания.
Определяем ток срабатывания реле максимального тока
где Ксх – коэффициент схемы;
Кт.т – коэффициент трансформации трансформаторов тока.
Находим коэффициент чувствительности максимальной токовой защиты от перегрузки
где Iк.к – ток короткого замыкания в начале защищаемой линии.
9 Расчет и выбор освещения рабочей площади
Таблица 7 – Технические данные рабочей площади цеха тяжелого машиностроения для расчёта освещения
Длина пролета – А м;
Ширина пролета – В м;
Напряжение системы освещения В;
Коэффициент отражения;
Минимальная освещенность лк;
Расчёт рабочего освещения
Определяем высоту подвеса светильников
где hп – высота крана м;
Определяем расчетную высоту
где hp – высота рабочей поверхости над полом м;
Определяем индекс помещения
где Sц – площадь цеха м2;
Определяем среднюю фактическую освещенность:
где n – количество светильников шт.;
kи – коэффициент использования для расчета принимаем kи=0715;
Фл – световой поток лампы
kз – коэффициент запаса для расчета принимаем kз=15;
Eср.ф.=3476 лк>Емин=300 лк.
Определяем общую установленную мощность рабочего освещения
где Рл – мощность одной лампы;
Робщ.=50·250=12500 Вт.
Для рабочего освещения выбираем лампы ДРИ – 250.
Расчет аварийного освещения
Для аварийного освещения выбираем индукционные лампы ДРИ – 250 – 5.
Определяем количество светильников для аварийного освещения
Определяем среднюю фактическую освещенность
Расчет и выбор кабелей для освещения
Определяем установленную мощность
Ру=n·Рл·11=50·250·11=13750 Вт.
Определяем расчетную нагрузку внутреннего освещения участка
Рр= Рл·Кс=13750·095=130625 Вт.
Определяем реактивную мощность рабочего освещения
Qp=Pp·tgφ=130625·048=6270 ВАр.
Определяем полную мощность рабочего освещения
Определяем расчетный ток для выбора кабеля
Выбираем кабель ВВГ 6х4 мм2 с Iн.д.= 42А.
Выбор кабеля питающего щиток аварийного освещения
Определяем установленную мощность ламп
Ру=n·Рл=2·250=500 Вт.
Определяем расчетную нагрузку
Рр=Ру·Кс=250·095=2375 Вт.
Выбираем кабель ВВГ 4х15 мм2 с Iн.д.=19 А.
Таблица 8 – Параметры кабелей для щитов освещения
Выбор аппаратов рабочего освещения
Определяем расчетную мощность наиболее загруженной фазы в одном ряду
Рнбз=Рл·n·Кс=250·10·11=2750 Вт.
Определяем расчетный ток для наиболее загруженной фазы
Выбор аппаратов аварийного освещения
Рнбз=Рл·n·Кс=250·1·11=275 Вт
) Определяем расчетный ток для наиболее загруженной фазы
Таблица 9 – Щиты освещения применяемые на объекте
Помещение (вид освещения)
ОЩ-6 (Бвв. авт.+6х16 А)
Основное (аварийное)
ОЩ-3 (Бвв. авт.+3х16 А)
10 Расчет заземляющего устройства электроустановок
Заземляющее устройствопредставляет собой совокупность заземлителя и заземляющих проводников а заземлитель – проводник или группа проводников находящихся в непосредственном контакте с землей и соединяющих с ней определенные части электроустановок.
Заземляющие устройства в зависимости от назначения могут выполнять различные функции. Эти устройства разделяют на защитные рабочие и грозозащитные.
Защитные заземляющие устройства предназначены для защиты людей и животных от поражения электрическим током при случайном замыкании фазного провода на нетоковедущие металлические части электроустановки.
Рабочие заземляющие устройства необходимы для создания определенного режима работы электроустановки в нормальных и аварийных условиях.
Данные для расчета ЗУ
А х В = 16 х 10 м (грунт – песок);
Климатическая зона –
Вертикальный электрод – 15; диаметр 15 L = 6км;
Горизонтальный –23; пруток – d = 12.
Определяем расчетное сопротивление одного вертикального электрода
где Ксез.в – коэффициент сезонности вертикальный (климатическая зона III);
ρ – удельное сопротивление грунта (песок).
Определяем ток короткого замыкания
Определяем сопротивление заземляющего устройства
Определяем дополнительное сопротивление
Rзу доп. = 4001800 = 32 Ом
Определяем количество вертикальных электродов:
Без учета экранирования
где Rз.у – дополнительное сопротивление заземляющего устройства равное 32 Ом.
Следовательно значения коэффициента использования электродов равны
С учетом экранирования
Lп = (А+2)2+(В+2)2 = (16+2)2+(10+2)2 = 60м
Определяем уточненные значения сопротивления вертикальных и горизонтальных электродов:
Сопротивление вертикальных электродов
Сопротивление горизонтальных электродов
где Lп – протяженность контурного ЗУ;
ρ – удельное сопротивление грунта (глина);
Ксез.г - коэффициент сезонности горизонтальный (климатическая зона III);
t – принимаем равное 05м.
Находим фактическое значение сопротивления ЗУ
(4 Ом) Rзу.доп >Rзу.ф(3 Ом) следовательно ЗУ будет эффективным.
3352527622400704850285749006857992762240034290028574900153352419050006857994762500 6м
9744100203000514349202120500504824132588000142875131381400123825204977900865505406400А х В = 16 х 10 м а = 6м
А х В = 16 х 10 м а = 6м
11 Основные требования к электрооборудованию и технические условия на проектирование электрооборудования мостового крана
К надежности кранового электрооборудования должны предъявляться очень жесткие требования. Выход из строя любого элемента электрооборудования или частые его поломки неизбежно приводят к остановке крана в самый неподходящий момент что вызывает простой и другого оборудования и обслуживающих его рабочих. Крановое электрооборудование должно обеспечивать надежную безаварийную работу механизмов крана при любых температурных и метеорологических условиях при наличии влаги и пыли сильной вибрации в широком диапазоне нагрузок. Циклический характер работы обусловливает необходимость рассчитывать крановое электрооборудование на тяжелые повторно-кратковременные режимы при числе включений до 500—600 в час.
Аппараты управления мостовым краном должны быть выполнены и установлены таким образом чтобы управление было удобным и не затрудняло наблюдения за грузозахватным органом и грузом а направление движения рукояток рычагов и маховиков по возможности соответствовало направлению движений.
В месте подвода питания на участке длиной 100 мм троллеи окрашивают следующими цветами: 1) при трехфазном токе: фазу А — желтым фазу В — зеленым и фазу С — красным; 2) при постоянном токе: положительную шину — красным отрицательную — синим и нейтральную — белым.
Главные троллеи следует снабжать световой сигнализацией о подаче напряжения а при секционировании троллеев и наличии ремонтных участков такую сигнализацию должны иметь каждая секция и каждый ремонтный участок.
Сигнальные лампы необходимо включать через соответствующие резисторы вызывающие падение напряжения на 10—15 %.
12 Расчет и выбор электродвигателя перемещения тележки мостового крана
Исходные данные для расчета приведены в таблице 10.
Таблица 10 – Исходные данные для расчета двигателя
Скорость передвижения
Диаметр ходового колеса
Диаметр цапоры ходового колеса
Количество рабочих двигателей
Максимальная мощность и выбор двигателя перемещения тележки
где - скорость передвижения тележки мс;
- тяговое усилие на ободе колес
где - масса перемещения груза т;
- масса тележки т; - диаметр ходового колеса м;
- диаметр цапоры колеса м;
- коэффициент учитывающий трение ребордах колес =2;
- коэффициент трения качения ходовых колес о рельсы =00006;
- коэффициент трения качения ходовых колес о рельсы =002.
Предварительная мощность двигателя
где k- коэффициент учитывающий цикличность работы механизма k=09.
По предварительной мощности из каталога выбираем двигатель паспортные данные двигателя занесем в таблицу
Таблица 11 – Паспортные данные двигателя
Для построения нагрузочной диаграммы производим следующие расчеты
Расчет статического момента.
Статический момент приведенный к валу двигателя при передвижении тележки с грузом
где i – передаточное число редуктора
где - угловая скорость вращения выбранного двигателя радс
При движении тележки без груза
где =07 – к.п.д. механизма при данной нагрузке.
Расчет динамических моментов
где Jэ – приведенный к валу двигателя эквивалентный момент инерции;
- ускорение или замедление работы двигателя;
При передвижении с грузом эквивалентный момент инерции системы:
где k – коэффициент учитывающий приближенно момент инерции элементов вращающихся со скоростью отличающейся от скорости движения двигателя k=115.
z – количество рабочих двигателей;
Jдв – момент инерции двигателей по каталогу;
Jш – момент инерции шкива;
Jм – момент инерции шкива и быстроходного вала редуктора;
где Jп.д.о. - момент инерции поступательно движущихся элементов системы без учета груза.
Предельно допустимое ускорение двигателя
Динамический момент системы при разгоне без груза
Расчет среднего пускового и среднего тормозного момента двигателя
При разгоне без груза
Средний тормозной момент развиваемый двигателем при торможении с грузом
При торможении без груза
Определение время разгона и торможении с грузом и без груза
где кон = 0 соответственно конечное и начальное значение угловой скорости вращения двигателя
Пути пройденные крановой тележкой при пуске и торможении с грузом
Пути пройденные тележкой с установленной скоростью
Время работы с установившейся скоростью и вовремя паузы
суммарное время работы
Проверка выбранного двигателя по условиям нагрева и перегрузочной способности
Фактическая величина продолжительности включения
Расчетный эквивалентный момент
Вывод: двигатель не подходит по условиям нагрева и перегрузочной способности следовательно выбираем двигатель большей мощностью – 55кВт технические данные которого находятся в таблице12.
Таблица 12 – Паспортные данные двигателя
13 Расчет технических параметров двигателя
Так как паспортных данных крана недостаточно для проведения дальнейших расчетов и построения характеристик необходимо рассчитать дополнительные технические параметры.
Определяем номинальную угловую скорость вращения двигателя
где - скорость вращения;
Определяем номинальное скольжение
где n0 – скорость холостого хода;
n1 – номинальная скорость вращения;
Определяем критическое скольжение
где λ – перегрузочная способность двигателя;
Определяем индукционное сопротивление короткого замыкания
где Sk – критическое скольжение;
- сопротивление ротора;
Определяем индукционное сопротивление намагничивания
где r1 - сопротивление статора;
r2 – сопротивление ротора;
- индукционное сопротивление короткого замыкания;
Определяем индуктивность ротора
Определяем электромагнитную постоянную двигателя
где Rp – сопротивление ротора;
Определяем постоянную двигателя
где Uн – номинальное напряжение В;
Iн – ток номинальный А;
Rp – сопротивление ротора Ом;
н – номинальная угловая скорость вращения двигателя;
Определяем электромеханическую постоянную двигателя
где J – момент инерции двигателя
Определяем резонансную частоту
где Тм – электромеханическая постоянная двигателя С;
Тэ – электромагнитная постоянная двигателя С;
Коэффициент демпфирования
Определяем время первого переходного процесса
где 0 – резонансная частота;
Определяем время переходного процесса
Результаты всех расчетов заносим в таблицу 13.
Таблица 13 – Расчет технических параметров выбранного двигателя
Наименование параметров
Численное значение параметров
Номинальная мощность Рн кВт
Скорость вращения номинальная nн обмин (н радс)
Номинальный момент Мн Н.м
Ток номинальный Iн А
Перегрузочная способность двигателя λ=МмахМн
Кратность пускового тока а= Iпуск Iном
Кратность пускового момента λп=МпускМн
Момент инерции двигателя Jн кг . м2
Сопротивление статора Rc=r1 Ом (Xc=x1) Ом
Сопротивление ротора Rр=r2 Ом (Xр=x2) Ом
Индукционное сопротивление короткого замыкания Ом
Индукционное сопротивление намагничивания Ом
Индуктивность ротора Гн
Номинальное скольжение
Критическое скольжение
Электромагнитная постоянная двигателя С
Электромеханическая постоянная двигателя С
Постоянная двигателя В.С
Резонансная частота радс
Время переходного процесса первого С
Время переходного процесса С
Вывод: технические параметры выбранного двигателя соответствуют крановому электрооборудованию.
14 Расчет механических характеристик выбранного электродвигателя
От характера механической характеристики зависит пригодность асинхронного двигателя для привода различных рабочих механизмов.
Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты вращения ротора от момента на валу n = f (M). Так как при нагрузке момент холостого хода мал то M2 M и механическая характеристика представляется зависимостью n = f (M). Если учесть взаимосвязь s = (1 - ) 1 то механическую характеристику можно получить представив ее графическую зависимость в координатах и М.
Технические данные двигателя приведены в таблице .
Механическая характеристика двигателя строиться по характерным точкам:
Первая характерная точка – идеального холостого хода М=0; S=0.
Вторая характерная точка – номинального режима nномобмин МномНм; Sном.
Третья характерная точка – критическая Sкр Мк nк координаты которой рассчитываем.
Определяем критический момент
где λ – перегрузочная способность двигателя приведена в таблице 4;
Мн – момент номинальный приведен в таблице 4;
где n0 – скорость холостого хода двигателя;
Sкр – критическое скольжение приведено в таблице ;
Четвертая характерная точка – пусковая nпуск=0; Sпуск= 1; Мпукс=λп Мн;
Определяем момент пусковой
где λп – кратность пускового момента приведена в таблице ;
Мн – момент номинальный приведен в таблице ;
Для построения 567 точки рассчитываем скольжения находящихся в диапазоне Sкр S Sном.
Пятая характерная точка
Определяем момент при S=02
где a – отношение активного сопротивления статора к приведенному сопротивлению ротора;
r1 – приведенное сопротивление статора;
r2 - приведенное сопротивление ротора;
Мкр – момент критический;
Sкр – критическое скольжение;
Определяем скорость вращения при S=02
Шестая характерная точка
Определяем момент при S=03
Мкр – момент критические;
Определяем скорость вращения при S=03
Седьмая характерная точка
Определяем момент при S=04
Определяем скорость вращения при S=04
Данные построения механической характеристики заносим в таблицу 14.
Таблица 14 – Данные механической характеристики
На рисунке 6 изображена механическая характеристика построение по полученным значениям.
Рисунок 6 – Механическая характеристика электродвигателя
Вывод: механическая характеристика соответствует нормальному режиму работы выбранного электродвигателя.
15 Разновидности систем управления применяемых в электрооборудовании мостового крана
В системах крановых электроприводов применяют электродвигатели четырех видов:
- двигатели постоянного тока с последовательным или независимым возбуждением с регулированием скорости ускорения и замедления путем изменения подводимого к якорю напряжения и тока возбуждения;
- асинхронные двигатели с фазным ротором с регулированием выше указанных параметров путем изменения подводимого к обмотке статора электродвигателя напряжения сопротивления резисторов в цепи обмотки ротора и применения других способов;
- асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором с постоянной (при номинальной частоте сети) или регулируемой (при регулировании выходной частоты преобразователя) частотой вращения;
- асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором многоскоростные (полюснопереключаемые).
В последнее время увеличивается число кранов с электроприводом на переменном токе в связи с совершенствованием систем частотно-регулируемого электропривода.
Система управления с силовыми кулачковыми контроллерами - простая и наиболее распространенная для крановых электроприводов.
Для электродвигателей постоянного тока механизмов подъема применяют контроллеры с несимметричной схемой и потенциометрическим включением якоря на положениях спуска для механизмов передвижения - контроллеры с симметричной схемой и последовательно включенными резисторами.
Для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором применяют контроллеры осуществляющие только функции включения и отключения электродвигателя для асинхронных электродвигателей с фазным ротором контроллеры переключают обмотки статора и ступени резисторов в цепи обмотки ротора.
Основные недостатки систем электроприводов с кулачковыми контроллерами: низкие энергетические показатели невысокий уровень износостойкости контактной системы недостаточная плавность регулирования скорости.
Применение для этих систем электродинамического торможения с самовозбуждением для механизмов подъема (при спуске грузов) улучшает энергетические и регулировочные свойства систем в частности может быть достигнут диапазон регулирования скорости до 8: 1 (при спуске грузов).
Системы управления с силовыми контроллерами обычно применяют для тихоходных кранов работающих при невысоких требованиях к диапазону регулирования скорости и точности остановки. В условиях металлургических цехов - это мостовые крюковые краны общего назначения.
Рисунок 7 – Кулачковый контроллер
Системы управления с магнитными контроллерами применяют для кранового электрооборудования работающего на постоянном и переменном токе относительно большой мощности (на постоянном до 180 кВт). На переменном токе эти система применяют для управления одно- и двухскоростными асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором и асинхронными электродвигателями с фазным ротором.
Эти системы с магнитными контроллерами для управления асинхронными электродвигателями с короткозамкнутым ротором применяют обычно на кранах при мощности электродвигателей до 40 кВт а для асинхронных электродвигателей с фазным ротором - в диапазоне мощностей 11-200 кВт (для механизмов подъема) и 35-100 кВт (для механизмов передвижения).
Рисунок 8 – Магнитный контроллер
Системы управления крановыми электроприводами переменного тока с тиристорным преобразователем напряжения находят применение для асинхронных электродвигателей с фазным ротором крановых механизмов различного назначения. Тиристорный преобразователь напряжения включается в цепь обмотки статора и служит для регулирования напряжения подводимого к этой обмотке. Основные достоинства этой системы управления: возможность получения устойчивых малых посадочных скоростей при диапазоне регулирования до 10:1 обеспечение бестоковой коммутации статорных цепей электродвигателя что увеличивает износостойкость и срок службы электрооборудования.
Применение этих систем управления эффективно для крановых механизмов при необходимости обеспечения жестких требований в части регулирования скорости например для кранов-штабелеров мостовых кранов с манипуляторами.
Система управления крановыми электроприводами постоянного тока Г-Д (генератор-двигатель) широко применялась в крановых электроприводах до 60-70-х годов из-за следующих основных ее достоинств: значительного диапазона регулирования скорости (20 : 1 и более) плавного и экономичного регулирования скорости и торможения большого срока службы относительно невысокой стоимости.
Эта система эффективно применялась для крупных и ответственных кранов в том числе кранов металлургических предприятий. Однако применение ее ограничивалось рядом недостатков: наличием вращающихся частей и громоздкостью сравнительно низким кпд значительными массогабаритными показателями высокими эксплуатационными затратами.
Системы управления с тиристорными преобразователями напряжения и электродвигателями постоянного тока (ТП - ДП) позволяют с помощью тиристорного устройства изменяя угол открытия тиристоров регулировать
напряжение подаваемое электродвигателю.
Системы ТП - ДП находят применение для электроприводов мощностью до 300 кВт а в некоторых случаях - и более. Они обладают высокими регулировочными свойствами причем при диапазоне регулирования 10:1 - 15:1 не требуют применения тахогенераторов для контроля скорости. При применении тахометрической обратной связи по скорости в этих системах может быть получен диапазон регулирования скорости до 30 : 1
Недостатками систем ТП - ДП являются: относительная сложность устройства тиристорных агрегатов относительно высокие капитальные и эксплуатационные Затраты ухудшение качества электроэнергии в сети (влияние на сеть).
Системы управления с преобразователями частоты (ПЧ - АД) позволяют в крановых электроприводах при применении асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором получить высокий диапазон регулирования скорости при хороших динамических показателях электропривода.
16 Описание работы релейно-контактной схемы мостового крана
Подаём напряжение в силовую часть включая рубильник QS1 и в схему управления QS2.
Реле времени КТ1 и КТ2 попадают под напряжение и мгновенно отбрасывают свои контакты в цепи пускателей ускорения КМ10 – КМ12 и с выдержкой времени замыкается контакт КТ2 в цепи реле напряжения.
Вставляем ключ марку в гнездо К1 командоконтроллера что приводит к подаче напряжения на реле напряжения KV и замыканию дублирующих контактов KV в схеме контроллера.
Схема готова к работе. Переводим рукоятку магнитного в 4-е положение «Вперёд» после этого:
) подаётся напряжение на реверсивный пускатель КМ2 который замыкает свой контакт и подаёт напряжение на линейный пускатель КМ1 подаётся напряжение в статор двигателя с помощью главных контактов КМ1 и КМ2 замыкается контакт КМ1 в цепи реле противовключения KU и в цепи магнитного контроллера;
) включается магнитный пускатель ускорения КМ9 и замыкает свой контакт в цепи реле напряжения KV выбрасывает первую ступень пускового сопротивления замыкает свой контакт в цепи катушки КМ8 и размыкает свой контакт в цепи реле времени КТ1;
) при подключении КМ8 замыкается его контакт в цепи катушки КМ7 что приводит к подключению электромагнитного тормоза высвобождению вала и разгону электродвигателя с выбранной первой ступенью.
Катушка КТ1 оставшись без питания считает время и с выдержкой времени замыкает свой контакт в цепи пускателя ускорения КМ10 который своим шунтирующим контактом становится на самопитание и выбрасывает вторую ступень пускового сопротивления.
Двигатель разгоняется до второй скорости кроме того при включении КМ10 восстанавливается питание в цепи катушки КТ1 которая второй раз размыкает свои контакты и рвёт питание т.е. оставляет без напряжения реле времени КТ2.
Реле времени КТ2 с выдержкой времени на замыкание замыкает свой контакт в цепи КМ11 который становится на самопитание выбрасывает 3-ю ступень пускового сопротивления восстанавливает питание в цепи реле времени КТ2 и рвёт питание и отключает напряжение в цепи реле времени КТ1.
Реле времени КТ1 срабатывает второй раз с выдержкой времени замыкает свой контакт в цепи катушки КМ12 выбрасывается 4-я ступень пускового сопротивления двигатель выходит на естественную характеристику и продолжает работать с введенной пятой ступенью.
17 Расчет статических и динамических характеристик
Определяем максимальную скорость вращения
Определяем жесткость механической характеристики
где J – момент инерции двигателя;
Тэм – момент инерции двигателя;
Определяем снижение скорости привода зависящие от жесткости механической характеристики
где Мн – момент номинальный;
– жесткость механической характеристики;
Определяем статическую ошибку статизм привода
где Δ - снижение скорости привода;
– резонансная частота;
Мном – момент номинальный;
Определяем минимальную скорость привода
где Мном – момент номинальный;
[S] – статизм подставляется в %;
Определяем диапазон регулирования
Динамические характеристики могут быть заданы во временной или частотной области.
Рисунок 9 – Статические характеристики
Величина перерегулирования – это способность электропривода поддерживать соответствие действительной скорости заданному ей значению при возможных возмущающих воздействиях (изменение нагрузки на валу колебания напряжения в сетях).
Определяем величину перерегулирования
График изменения скорости электропривода при разгоне и приложений нагрузки на графике
где tп.п. – время переходного процесса по огибающей до установившейся скорости;
Тм – электромеханическая постоянная времени – время разгона при котором электропривод разгоняется до значения равного 063 от установившегося значения с.
Рисунок 10 – Динамические характеристики.
Вывод: статическая и динамическая характеристики двигателя удовлетворительные и свидетельствуют о нормальной работе двигателя.
18 Расчет и выбор частотного преобразователя
Расчет преобразователя частоты производится по выходному току а также мощности и исполнению.
Максимальный ток частотного преобразователя определяется по формуле
где Pпр – предельная мощность двигателя кВт Pпр =55 кВт;
Uл – линейное напряжение В Uл =380 В;
cosφ – коэффициент мощности электродвигателя cosφ = 09;
– к.п.д электродвигателя =076;
Nдв – количество двигателей
Преобразователь допускает 150% перегрузку по току кратковременно (в течение 60 секунд каждые 300 секунд) следовательно номинальный ток преобразователя рассчитывается по формуле
где Nдв – количество двигателей
Мном – номинальный момент двигателя Н·м
nном – номинальная скорость вращения обмин
Выбираем частотный преобразователь «Micromaster 440» марки 6SE6440-2AD31-1CA1 мощностью 11кВт.
19 Расчет питающего кабеля к преобразователю частоты
Выбор кабеля проложенного до частотного преобразователя
Определяем расчетный ток кабельной линии Uл=380 В
По таблице находим сечение токопроводящих жил кабеля
S=25мм2 (Iдоп=2563А > Iр=19А)
Определяем величины r0=731 Омкм x0=011 Омкм
Находим потерю напряжения в линии
ΔUg%= ·(731·09+011·043)=46%
Это сечение подходит по условию ΔUg%=46% ΔUg%=5% поэтому выбираем четырёхжильный кабель марки ВВГ - 3х25+1х15.
Выбор кабеля проложенного от частотного преобразователя до двигателя
S=15мм2 (Iдоп=2344А >Iр=9А)
Определяем величины r0=119 Омкм x0=011 Омкм
ΔUg%= ·(119·09+011·043)=74%
так как эта потеря напряжения ΔUg% >5% то это сечение не подходит.
Выбираем следующее стандартное сечение S=25мм2 (r0=731 Омкм x0=011 Омкм) и вновь определяем ΔUg%
Это сечение подходит по условию ΔUg%=46% ΔUg%=5% поэтому выбираем четырёхжильный кабель марки ВВГ – 4х25.
Организация производства
1 Организация монтажа электрооборудования цеховой подстанции
Перед монтажом трансформаторных подстанций проводят следующие работы по его подготовке:
рассмотрение рабочих чертежей технического проекта проверка их на соответствие требованиям индустриального монтажа и передовой технологии работ;
составление проекта производства работ (ППР);
расчет численности работников (в том числе ИТР);
комплектация объекта материалами изделиями конструкциями и оборудованием; организация их доставки к месту монтажа и хранения;
оснащение объекта монтажа механизмами инструментами приспособлениями и инвентарем по технике безопасности;
приемка строительной части подстанции под монтаж;
организация бытовых помещений.
При рассмотрении технического проекта обращают внимание на:
максимальное применение комплектных устройств и крупноблочного электрооборудования;
сборку укрупненных монтажных узлов и блоков которая проводится на монтажно-заготовительных участках;
максимальное использование типовых электроконструкций деталей заводского производства;
наличие строительных заданий на выполнение каналов ниш борозд отверстий для электрических коммуникаций;
установку закладных деталей для оборудования и конструкций не допускающих крепления дюбелями а также закладных приспособлений для такелажных работ;
устройство углубленных заземлителей закладываемых под фундаментами сооружений;
выполнение монтажных проемов и люков для перемещения укрупненных монтажных блоков.
При приемке помещения трансформаторной подстанции от строительной организации проверяют соответствие строительной части проекту и СНиП ее готовность к монтажу электрооборудования наличие монтажных проемов закладных деталей для крепления электрооборудования и производства такелажных работ ширину проходов расстояния от подлежащего установке оборудования до стен и ограждений а также другие габаритные размеры и расстояния регламентированные ПУЭ.
Монтаж выполняют в два этапа:
первый — в процессе сооружения помещения подстанции одновременно со строительными работами;
второй — после завершения основных строительных и отделочных работ и приемки по акту помещения под монтаж.
На первом этапе выполняют все подготовительные и заготовительные монтажные работы: в мастерских вне зоны монтажа—комплектование электроконструкций узлов и блоков их укрупненную сборку; непосредственно на объекте — установку опорных конструкций закладных деталей; монтаж внутреннего контура заземления; установку кабельных конструкций.
Второй этап монтажа — это установка комплектных распределительных устройств щитов и пультов прокладка силовых и контрольных кабелей с разделкой и подключением а также выполнение освещения и электроотопления подстанции.
Особое внимание должно уделяться хранению электрооборудования так как высокая температура и резкие ее перепады влажность пыль действие солнечной радиации — все эти факторы окружающей среды при несоблюдении правил хранения обусловленных требованиями СНиП могут влиять на срок службы электрооборудования и кабельных изделий ухудшать условия их работы вызывать повреждения и аварии.
Порядок монтажа масляных выключателей зависит от того в каком виде они поступают для монтажа. Установка выключателя прибывшего в собранном виде сводится к выверке его положения по уровню и отвесу равномерному затягиванию всех болтов креплений и установке уплотняющих прокладок во фланцевых соединениях.
Установка выключателя по уровню и отвесу имеет большое значение для правильной работы его подвижных частей и равномерного распределения статических и динамических усилий которые возникают при включении и отключении больших мощностей. Перекос или смещение баков трехбаковых выключателей имеющих общий привод относительно друг друга может привести к неправильной работе системы тяг.
При монтаже приводного механизма учитывают что подвижные контакты перемещаются обычно поступательно поэтому приводной механизм преобразовывает вращательное движение вала в прямолинейное движение контактной траверсы. Практически во всех выключателях используют эффект «мертвого» положения.
Рисунок 6 – Использование эффекта «мертвого» положения в выключающих аппаратах
Проверка и регулировка контактной системы состоит из определения силы нажатия в контактах. У выключателей с розеточными контактами динамометром измеряется усилие вытягивания контактного стержня при несмазанных контактах а у выключателей типа МГГ-10 МГ-10 и т.д. — непосредственное давление пальцевых контактов. Регулировку проводят изменением натяга пружин - действительной площади соприкосновения (не менее 70 % общей контактной поверхности); соосности контактных поверхностей подвижного и неподвижного контактов.
Для надежной работы контактной системы большое внимание уделяют силе нажатия контактов от которой зависит переходное сопротивление.Переходное сопротивление контактного соединения тем меньше чем сильнее нажатие. Но лишь в области малых усилий с увеличением силы нажатия резко уменьшается переходное сопротивление. Дальнейшее увеличение силы не приводит к заметному уменьшению переходного сопротивления.
Рисунок 7 – Схема для проверки одновременности размыкания выключателя: 1 — выключатель; 2 — сигнальные лампы.
2 Организация наладки электрооборудования цеховой подстанции
Для поддержания основных производственных фондов (особенно их активной части) в работоспособном состоянии необходим повседневный надзор уход и периодический ремонт.
Организация и планирование ремонта и эксплуатации основных фондов на промышленных предприятиях ведутся по трем основным направлениям:
по технологическому оборудованию – службами главного механика;
по энергетическому оборудованию и энергоснабжению – службами отдела главного энергетика;
по промышленным и другим зданиям и сооружениям – службами по ремонту и эксплуатации зданий и сооружений.
Современное предприятие располагает крупным энергетическим хозяйством в состав которого входят:
теплосиловое хозяйство с котельными компрессорными паровыми воздушными сетями водоснабжением канализацией нефтехозяйством;
газовое хозяйство с сетями трубопроводов кислородными станциями холодильными установками промышленной вентиляцией;
электросиловое хозяйство – подстанции электрические сети аккумуляторные участки трансформаторные подстанции.
связь (АТС диспетчерская и громкоговорящая связь радиосети и др.);
электроремонтные мастерские.
В зависимости от размеров предприятия наличия оборудования и численности работающих устанавливаются организационная структура и численность работников в службах занятых ремонтом и эксплуатацией основных фондов.
Основной объем ремонтных работ выполняет служба главного механика – ремонтно-механическая служба (РМС). Административное управление РМС осуществляет главный механик функциональное управление – начальники бюро РМС. Конструкторно-технологические бюро выполняют конструкторские и технологические работы связанные с модернизацией ремонтом и уходом за оборудованием. Группа подготовки ремонта осуществляет общее руководство и контроль за соблюдением системы ППР. В составе данной группы организуется энерго-группа для ухода надзора и ремонта энергетического оборудования. В производственных целях уход за оборудованием и его текущий ремонт выполняются совместно с основными рабочими специальным цеховым ремонтным персоналом. Часть ремонтных рабочих осуществляет круглосуточное дежурство остальные образуют ремонтную бригаду работающую в одну или две смены. Во главе электроремонтной службы цеха состоит энергетик цеха который в административном отношении подчиняется начальнику цеха а в техническом – главному энергетику завода. Энергетик цеха отвечает за бесперебойную работу цехового оборудования руководит ремонтами в цехе ведет техническую документацию по состоянию цехового оборудования и составляет отчетность по ремонтным работам.
Ремонтные работы могут проводиться специализированными ремонтными трестами заводами – изготовителям оборудования и заводами эксплуатирующими заводами. Текущий ремонт выполняется персоналом ремонтных рабочих цехов под руководством механика цеха. Капитальный ремонт основных производственных фондов может выполняться либо силами ремонтной службы предприятия (хозяйственным способом) либо специализированными предприятиями централизовано (подрядным способом).
Для обеспечения повышенной ответственности ремонтных слесарей за состояние оборудования высокой производительности труда минимальных простоев и затрат на ремонт предлагается проводить ремонт хозяйственным способом.
Основными методами ремонта оборудования применяемыми в химической промышленности являются узловой (подузловой) и агрегатный.
Узловой метод предусматривает замену износившихся отдельных узлов новыми или заранее отремонтированными. Для использования данного метода необходимо наличие определенного количества одноименных узлов и возможность их взаимозаменяемости т.е. возможность использовать обменный фонд. При узловом методе сокращаются простои оборудования в ремонте. К недостаткам узлового метода ремонта относятся высокая стоимость изготовления большого количества резервных узлов.
Агрегатный метод предусматривает проведение капитального ремонта технологического оборудования не в полном объеме а по частям. При этом замене подлежат только отдельные части установок или отдельные виды оборудования агрегатов. Агрегаты останавливают на ремонт несколько раз на короткие сроки сокращая таким образом общее время простоя в ремонте.
Оба метода обеспечивают выполнение ремонта в краткие сроки. Предлагается принять агрегатный метод который не требует наличия большого количества резервных узлов.
Затраты на капитальный ремонт электрооборудования возмещаются за счет амортизации. Законом о внесении изменений и дополнений в закон Украины «О налогообложении прибыли предприятий» введены новые формы и новый порядок определения амортизации.
В установленном законом порядке. Предприятия имеют право в течении отчетного года отнести к валовым издержкам любые расходы связанные с улучшением основных фондов (текущий ремонт капитальный ремонт реконструкции модернизация техническое перевооружение и т.д.) в сумме не превышающей 5% совокупной балансовой стоимости на начало отчетного года.
Расходы превышающие указанную сумму относятся на увеличение балансовой стоимости группы 2 и 3 и подлежат амортизации по нормам предусмотренным для соответствующих основных фондов.
Работоспособность оборудования его надежность и безопасность обеспечиваются на основании положений Единой системы планово-предупредительного ремонта (ЕСППР).
Системой ППР предусматривается комплекс предприятий по уходу надзору и ремонту оборудования. Это уход и надзор за оборудованием в процессе его эксплуатации т.е. межремонтное техническое обслуживание; периодические осмотры испытания; периодические ремонты оборудования (текущий и капитальный).
Межремонтное обслуживание включает регулярный наружный осмотр оборудования смазку. Обтирку чистку и проверку исправности всех машин аппаратов проверку наличия и исправности ограждении мелкий ремонт (подтяжка сальников болтов замена прокладок). Осуществляется операторами машинистами дежурными слесарями электриками.
Текущий ремонт представляет собой комплекс работ по сохранению оборудованию и обеспечивает его нормальную работоспособность до очередного ремонта. Остановка оборудования для проведения текущих ремонтов в непрерывном производстве осуществляется в намеченные сроки т.е. по графикам при периодической работе оборудования этот ремонт обычно производится в нерабочие смену или дни.
Капитальный ремонт – это комплекс работ направленных на восстановление исправности и полного или близкого к полному восстановлению ресурса оборудования с заменой или восстановлением его частей (включая базовые) и их регулировкой. При экономической целесообразности капитальный ремонт сочетается с модернизацией. Капитальный ремонт производится при полном обеспечении ремонта материалами запасными частями рабочей силой; стоимость ремонта определяется сметой. После капитального ремонта оборудование подвергается испытанию на холостом ходу затем под нагрузкой после чего принимается комиссией в составе главного механика или его заместителя начальника цеха и лица ответственного за ремонт. Согласно «Системы технического обслуживания и ремонта энергетического оборудования предприятий» определим нормативы продолжительности периодичности и трудоемкости ремонта электрооборудования указанного в задании. При определении нормативов применяем коэффициенты указанные в примечаниях.
Для асинхронного двигателя работающего в непрерывном режиме ресурс времени между капитальными ремонтами принимаем 51840 часов.
3 Организация обслуживания электрооборудования цеховой подстанции
Система управления электрохозяйством потребителя электрической энергии является составной частью управления энергохозяйством интегрированной в систему управления Потребителя в целом и должна обеспечивать:
оперативное развитие схемы электроснабжения потребителя для удовлетворения его потребностей в электроэнергии; эффективную работу электрохозяйства путем совершенствования энергетического производства и осуществления мероприятий по энергосбережению;
повышение надежности безопасности и безаварийной работы оборудования;
обновление основных производственных фондов путем технического перевооружения и реконструкции электрохозяйства модернизации оборудования;
внедрение и освоение новой техники технологии эксплуатации и ремонта эффективных и безопасных методов организации производства и труда;
повышение квалификации персонала распространение передовых методов труда и экономических знаний.
В задачу энергетического хозяйства входит выполнение правил эксплуатации энергетического оборудования организация его технического обслуживания и ремонта проведение мероприятий направленных на экономию энергии и всех видов топлива а также совершенствование и развитие энергохозяйства. Энергохозяйство предприятия подразделяется на две части: общезаводскую и цеховую.
Цеховую часть энергохозяйства образуют первичные энергоприемники (потребители энергии - печи станки подъемно-транспортное оборудование и т. д.) цеховые преобразовательные установки и внутрицеховые распределительные сети.
На крупных и средних предприятиях энергетическое хозяйство возглавляет главный энергетик на небольших предприятиях оно может находиться в ведении главного механика предприятия.
Персонал энергетических цехов и цеховых энергетических хозяйств подразделяется на дежурный обеспечивающий бесперебойность энергоснабжения и занятый выполнением планово-предупредительных ремонтов и монтажных работ.
За выполнение и организацию работ механического цеха несут ответственность как начальник цеха так и мастер участка.
Мастер участка осуществляет в соответствии с действующими законодательными и нормативными актами регулирующими производственно-хозяйственную деятельность цеха руководство производственным участком:
Обеспечивает выполнение участком в установленные сроки производственных заданий по объему производства продукции (работ услуг) качеству заданной номенклатуре (ассортименту) повышение производительности труда снижение трудоемкости продукции на основе рациональной загрузки оборудования и использования его технических возможностей повышение коэффициента сменности работы оборудования экономное расходование сырья материалов энергии и снижение издержек. Своевременно подготавливает производство обеспечивает расстановку рабочих и бригад контролирует соблюдение технологических процессов оперативно выявляет и устраняет причины их нарушения.
Участвует в разработке новых и совершенствовании действующих технологических процессов и режимов производства а также производственных графиков.
Проверяет качество выпускаемой продукции или выполняемых работ осуществляет мероприятия по предупреждению брака и повышению качества продукции.
Принимает участие в приемке законченных работ по реконструкции участка ремонту технологического оборудования механизации и автоматизации производственных процессов и ручных работ.
Организует внедрение передовых методов и приемов труда а также форм его организации аттестации и рационализации рабочих мест.
Обеспечивает выполнение рабочими норм выработки правильное использование производственных площадей оборудования оргтехоснастки (оснастки и инструмента) равномерную (ритмичную) работу участка.
Осуществляет формирование бригад (их количественного профессионального и квалификационного состава) разрабатывает и внедряет мероприятия по рациональному обслуживанию бригад координирует их деятельность.
Устанавливает и своевременно доводит производственные задания бригадам и отдельным рабочим (не входящим в состав бригад) в соответствии с утвержденными производственными планами и графиками нормативные показатели по использованию оборудования материалов инструмента энергии.
Осуществляет производственный инструктаж рабочих проводит мероприятия по выполнению правил охраны труда техники безопасности и производственной санитарии технической эксплуатации оборудования и инструмента а также контроль за их соблюдением.
Содействует внедрению прогрессивных форм организации труда вносит предложения о пересмотре норм выработки и расценок а также о присвоении в соответствии с Единым тарифно-квалификационным справочником работ и профессий рабочих разрядов рабочим принимает участие в тарификации работ и присвоении квалификационных разрядов рабочим участка.
Анализирует результаты производственной деятельности контролирует расходование фонда оплаты труда установленного участку обеспечивает правильность и своевременность оформления первичных документов по учету рабочего времени выработки заработной платы простоев.
Содействует распространению передового опыта развитию инициативы внедрению рационализаторских предложений и изобретений.
Обеспечивает своевременный пересмотр в установленном порядке норм трудовых затрат внедрение технически обоснованных норм и нормированных заданий правильное и эффективное применение систем заработной платы и премирования.
Контролирует соблюдение рабочими правил охраны труда и техники безопасности производственной и трудовой дисциплины правил внутреннего трудового распорядка способствует созданию в коллективе обстановки взаимной помощи и взыскательности развитию у рабочих чувства ответственности и заинтересованности в своевременном и качественном выполнении производственных заданий.
Готовит предложения о поощрении рабочих или применении мер материального воздействия о наложении дисциплинарных взысканий на нарушителей производственной и трудовой дисциплины.
Организует работу по повышению квалификации и профессионального мастерства рабочих и бригадиров обучению их вторым и смежным профессиям проводит воспитательную работу в коллективе.
Экономика производства
1 Расчет сметы затрат на внедрение системы ЭСН и электрооборудования тележки крана
При проектировании электрооборудования и системы ЭСН составляют смету затрат на внедрение – это сводный план предполагаемых расходов предприятия на включение в производственный процесс определенного оборудования системы ЭСН.
Затраты на внедрение при проектировании складываются из стоимости оборудования его монтажа транспортных и пусконаладочных работ по доставке и подключению оборудования.
Расчёт сметы затрат на внедрение системы ЭСН занесен в таблицу 10.
Таблица 10 – Смета затрат на внедрение системы электроснабжения
Обоснование стоимости
Наименование оборудования
Стоимость единицы руб
Разъединитель РЛНД 10400
Выключатель нагрузки ВПМ-10-20630УЗ
Прайс-лист (ООО «ПО«Электропроект»)
Трансформатор тока ТПЛ-10
Трансформатор силовой-ТМ 40010
Прайс-лист (ООО «Эстудио»)
Автоматический выключатель ВА-СЭЩ-LBA-32
Рассмотрим к внедрению два варианта схем управления тележкой мостового крана представленных на рисунках 8 и 9.
Рисунок 8 – Релейно – контакторная схема управления тележки мостового крана.
Рисунок 9 – Схема управления тележкой мостового крана с преобразователем частоты.
В качестве приводного двигателя выбираем двигатель марки 4MTKH-132LA6 мощностью 55кВт.
В качестве аппаратов управления для первого варианта оборудования выберем: автоматический выключатель DX1ПВ1А; предохранитель 3 реле тока РЭВ-830 16А; диоды ДЛ132-80-14; ящик сопротивлений ЯС-3 кат. тормоз 4MTCH111-6IM1001-35кВт; реле напряжения РЭВ-811-380В; реле времени ВЛ-45 1-10мин 220В; магнитный пускатель ПМ12-010-110-380В; контроллер ККТ-61А; конечный выключатель ВПК2112Б; кнопка стоп; резисторы G.L.Резистор TV-75Ом.
Для второго варианта оборудования в качестве аппарата управления выберем преобразователь частоты Micromaster 440-6SE6440-2UD41-1FA1 110кВт.
В первой схеме питание осуществлено кабелем марки ВВГ 4х25 мм2 во второй кабелем марки ВВГ 3х25+1х15 мм2.
РКС с магнитным контроллером применяют для кранового электрооборудования работающего на постоянном и переменном токе относительно большой мощности (на постоянном до 180 кВт).
В отличие от системы управления с кулачковым контроллером эта более независима кроме того так же считается достаточно простой и экономически не затратной. Имеет расширенный диапазон регулирования.
Но все же из-за наличия подвижных контактов есть место значительной степени износа.
Схемы с ПЧ позволяют в крановых электроприводах при применении асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором получить высокий диапазон регулирования скорости при хороших динамических показателях электропривода. Большинство современных крановых электроприводов выполнено на основе асинхронных двигателей с фазным ротором которые управляются силовыми контроллерами или низковольтными комплектными устройствами (панелями управления).
Основным достоинством таких электроприводов является простота их использования низкая стоимость и ремонтопригодность двузонное регулирование плавность управления высокая эффективность оборудования оснащенного данным видом управления.
Однако эти электроприводы не лишены и весьма существенных недостатков.
Вот некоторые из них:
Относительная дороговизна и высокая условность применения данной системы а именно: только для оборудования с широким диапазоном скоростей их дороговизна сложность ремонтного процесса необходимость высокой квалификации штата работников.
Резюмируя вышесказанное можно предположить что многие крановые электроприводы не отвечают современным требованиям.
Зачастую промышленные предприятия где установлены краны изменяют технологию производства и номенклатуру выпускаемой продукции делают перепланировку производственных и складских помещений. В результате этого мостовой кран изначально предназначенный для обслуживания склада металла может например использоваться для точных монтажных операций а краны управляемые из кабины переводятся на управление с пола или по радиоканалу и прочее.
Модернизация крановых электроприводов зачастую обусловлена необходимостью выполнения требований предъявляемых к современным кранам.
Основными целями модернизации являются:
Расширение диапазона регулирования скорости.
Повышение плавности переходных процессов.
Исключение быстроизнашивающейся релейно-контакторной аппаратуры.
Уменьшение потерь энергии.
Перевод крана на управление с пола с помощью подвесного пульта или по радиоканалу.
Необходимость сопряжения системы управления краном с системой управления верхнего уровня.
Важно заметить что ретрофит то есть применение уже установленного оборудования пригодного для дальнейшего использования но требующего обновления позволяет существенно снизить затраты на модернизацию.
Расчёт сметы затрат на внедрение вариантов проектируемого оборудования занесены в таблицы 11 12.
Таблица 11 - Смета затрат для первого варианта оборудования
Двигатель 4MTKH-132LA6-55кВт
Автоматический выключатель DX1ПB1A
Предохранитель 3NW8011AC500V1A
Реле тока РЭВ-830 16А
Прайс-лист (ООО «Эстудо»)
Ящик сопротивлений ЯС-3 кат. N140501
Тормоз 4MTCH111-6IM1001-35кВт
Продолжение таблицы 11
Реле напряжения РЭВ-811-380В
Реле времени ВЛ-45 1-10мин 220 В
Магнитный пускатель ПМ12-010-110-380В
Кон.выключатель ВПК2112Б
Резисторы G.L.Резистор TV-75Ом
Таблица 12 – Смета затрат для второго варианта оборудования
Преобразователь Micromaster 440-6SE6440-2UD41-1FA1 110кВт
Продолжение таблицы 12
Кабель ВВГ 3х25+1х15 мм2
Для определения затрат на внедрение необходимо определить стоимость транспортных расходов и пусконаладочных работ.
1.1 Стоимость транспортных расходов
Определяем стоимость транспортных расходов
где Соб – стоимость оборудования руб.
Странс1 = 004 · 2218595=887438 руб.
Странс2 = 004 ·129755=51905 руб.
Странс3 = 004 ·4581252=18325 руб.
1.2 Стоимость пусконаладочных работ
Определяем стоимость пусконаладочных работ
Сп.нал = 002 · Смонт
где Смонт – стоимость монтажа оборудования руб.
Сп.нал1 = 002 · 251373=5027 руб.
Сп.нал2 = 002 · 1688664=33773 руб.
Сп.нал3 = 002 · 375848=7517 руб.
1.3 Затраты на внедрение
Определяем затраты на внедрение электрооборудования
Звнед = Соб +Странс + Смон + Сп.нал руб.
Звнед1 = 2218595 + 887438 + 251373 + 5027 = 23333388 руб.
Звнед2 = 129755 + 51905 + 1688664 + 33773 = 15216987 руб.
Звнед3 = 4581252 + 18325 + 375848 + 7517 = 5147869 руб.
Вывод: первый вариант электрооборудования требует больших затрат на внедрение чем второй.
2 Расчет производственных затрат на эксплуатацию за год
2.1 Затраты на амортизацию
При расчете производственных затрат на эксплуатацию необходимо определить затраты на амортизацию электроэнергию и ремонт электропривода проектируемого механизма.
Общие затраты на амортизацию для оборудования занесены в таблицу 13 14.
Таблица 13 - Затраты на амортизацию для первого варианта оборудования
Стоимость основных фондов Соф руб
Затраты на амортизацию
Конечный выключатель ВПК2112Б
Продолжение таблицы 13
Резисторы G.L.Резистор TV – 75Ом
Таблица 14 - Затраты на амортизацию для второго варианта оборудования
Затраты на амортизацию для каждого вида оборудования определяются по формуле
где Cофi – стоимость основных фондов для каждого вида монтируемого оборудования определяется по формуле
аi – норма амортизации оборудования %.
2.2 Затраты на электроэнергию
Затраты на электроэнергию за год без учёта потерь электроэнергии складываются из затрат на электроэнергию для двигателя и потери в кабеле.
Определим затраты на электроэнергию в двигателе
Зэл.эн.двигат = Р · Т · tэкс· Кзагр руб.
где Р – мощность электродвигателя кВт;
Т - тариф электроэнергии кВт · ч;
tэкс - время эксплуатации оборудования в годч;
Кзагр – коэффициент загрузки оборудования;
– коэффициент полезного действия двигателя;
Зэл.эн.двигат =2·55· 245 ·4446 · 08 076=126126 руб.
Определим затраты на электроэнергию в кабельной линии
где I – ток нагрузки в кабеле;
r0 – удельное сопротивление проводника для меди Омкм;
Wкаб1=314527310023556810-3245=7634 руб.
Wкаб2=314521190013556810-3245=62137руб.
Определим затраты на электроэнергию для электрооборудования за год
Зэл.эн.= Зэл.эн.двигат+Wкаб.монт
Зэл.эн1.= 126126+7634=1268894руб.
Зэл.эн2.= 126126+62137=12674737 руб.
2.3 Затраты на ремонт
Определяем затраты на ремонт
Зрем = Тр · Тсрбр + Сзч
где Тр – трудоёмкость ремонтных работ челч;
Тсрбр – средний тариф бригады руб;
Сзч – стоимость запчастей руб.
Зрем1 = 4638 · 8760 + 513246=919535 руб.
Зрем =1389 · 8760 + 173499=295175 руб.
Определяем стоимость запчастей
где Софi – стоимость основных фондов руб.
Сзч1 = 0035 · 14664159=513246 руб.
Сзч2 = 0035 · 49571=173499 руб.
Определяем производственные затраты на эксплуатацию
Зпроиз = За + Зрем + Зэл.эн
Зпроиз1 = 1919304 + 919535 + 1268894=15527779 руб.
Зпроиз2 = 69769 + 295175 + 12674737=13667602 руб.
Вывод: из-за высокой стоимости запчастей общие производственные затраты первого варианта больше.
3 Организация ремонтных работ и построение графика ППР
3.1 Структура ремонтного цикла
Построение графика планово-предупредительного ремонта (ППР) оборудования на год выполняется в следующей последовательности:
определяется структура ремонтного цикла;
определяются нормы трудоемкости ремонта;
выполняется построение графика.
Структура ремонтного цикла для двух вариантов оборудования представлена в таблицах 15 16.
Таблица 15 – Структура ремонтного цикла для первого варианта оборудования
Группа режима работы
Структура ремонтного цикла
Продолжительность межремонтных периодов
К-5Т-С-5Т-С-5Т-С-5Т-С-5Т-С-5Т-С-5Т-К
Таблица 16 – Структура ремонтного цикла для второго варианта оборудования
3.2 Нормы трудоёмкости ремонта
Нормы трудоёмкости ремонта представлены в таблицах 17 18.
Таблица 17 – Трудоёмкость ремонтных работ для первого варианта оборудования
Нормы трудоёмкости текущего
Кол – во текущих ремонтов в год
Общая трудоёмкость текущих ремонтов в году чел * ч
Продолжение таблицы 17
Таблица 18 – Трудоёмкость ремонтных работ для второго варианта оборудования
3.3 График планово-предупредительных ремонтов
График планово-предупредительного ремонта оборудования - это распределение текущих средних и капитальных ремонтов в течении года. График планово-предупредительных ремонтов представлен в таблицах 19 20.
Таблица 19 – График ППР на 2016 год для первого варианта оборудования
Таблица 20 – График ППР на 2016 год для второго варианта оборудования
3.4 Штат ремонтного персонала
Штат ремонтного персонала определяется с учетом общей для двух вариантов общегодовой трудоемкости ремонта оборудования по формуле.
РШ = Тр общ tпр · kкн
где Тр общ – трудоёмкость ремонтных работы челч;
tпр – время простоя оборудования ч;
kкн –коэффициент выполнения нормы (08-1).
РШ1=463816 ·1=29 3 чел
РШ2 = 1389 8 ·1=17 2 чел.
Разряд рабочих входящих в состав бригады определяется в соответствии с ЕТКС.
4 Организация монтажных работ. Построение линейного графика монтажа
4.1 Объем монтажных работ
Определение объема монтажных работ сводится к определению трудоемкости монтажных работ для двух вариантов предлагаемых к проектированию. Нормы трудоемкости монтажных работ представлены в таблицах 21 22 23.
Таблица 21 – Нормы трудоёмкости монтажных работ для системы ЭСН
Обоснование трудоёмкости
Наименование оборудования и его марка
Норма трудоёмкости ччас
Общая трудоёмкость ччас
Таблица 22 – Нормы трудоёмкости монтажных работ для первого варианта оборудования.
Продолжение таблицы 22
Таблица 23 – Нормы трудоёмкости монтажных работ для второго варианта оборудования
4.2 Штат монтажников
Штат монтажников определяется с учетом общей трудоемкости монтажных демонтажных работ
ШТм = Тр (tпр пл ·tсм · kвн)
где Тр - общая трудоемкость запланированных монтажных работ;
tпр пл - время планового простоя при монтаже;
tсм - продолжительность смены в часах;
kвн - коэффициент выполнения нормы.
ШТм1 = 3518 (2 ·12 · 1) =146 1 чел.
ШТм2 = 4849 (2 ·12 · 1) =202 2 чел.
ШТм3 = 2414 (2 ·12 · 1) =101 1 чел.
4.3 Продолжительность отдельных работ
Продолжительность отдельных работ tраб I дней определяется по формуле
tраб = ТР (tсм · ШТм) дней
где ТР – общая трудоёмкость запланированных монтажных работ;
tсм – продолжительность смены в часах.
tраб1 = 3518 (12 · 1)=1 день
tраб2 = 4849 (12 · 2)=2 дня
tраб3 =2414 (12 · 1)=2 дня.
Данные расчётов по каждому виду монтируемого и демонтируемого оборудования заносим в таблицы 24 25 26.
Таблица 24 – Продолжительность отдельных работ для системы ЭСН
Норма трудоемкостичелч
Продолжительность работ день
Таблица 25 – Продолжительность отдельных работ для первого варианта оборудования
Таблица 26 – Продолжительность отдельных работ для второго варианта оборудования
4.4 Построение линейных графиков монтажа
Используя полученные данные построим линейный график монтажа. Графики монтажа для системы ЭСН и двух вариантов оборудования в таблицах 27 28 29.
Таблица 27 – Линейный график монтажа для системы ЭСН
Таблица 28 – Линейный график монтажа для первого варианта оборудования.
Таблица 29 – Линейный график монтажа для второго варианта оборудования
5 Сравнительная таблица технико-экономических показателей проекта
Данные расчетов из предыдущих разделов следует занести в таблицу 30 и сделать вывод о экономической целесообразности проведения модернизации (или о целесообразности выбора одного из двух предлагаемых к проектированию варианта оборудования).
Таблица 30 – Сравнительная таблица технико–экономических показателей
Технико – экономические
первый вариант электрооборудования
Разница в показателях
Затраты на внедрение Звнед руб
Затраты на амортизацию За руб
Затраты на ремонт Зр руб
Затраты на электроэнергию Зэл.эн руб
Производственные затраты за год руб
Трудоемкость ремонтных работ Трем чел-ч
Трудоемкость монтажных работ Трем чел-ч
Штат ремонтного персонала чел
Штат монтажного персонала чел
Мероприятия по технике безопасности и противопожарной технике
1 Техника безопасности при монтаже и эксплуатации электрооборудования цеховой подстанции
Подстанции промышленных предприятий. Современные системы электроснабжения промышленных предприятий включают помимо воздушных и кабельных линий трансформаторные и в ряде случаев преобразовательные подстанции. Подстанция — это электроустановка состоящая из трансформаторов или других преобразователей энергии распределительных устройств (РУ) устройств управления и вспомогательных сооружений. Подстанции промышленных предприятий могут быть пристроенными к основному зданию встроенными а также внутрицеховыми. Широкое применение имеют комплектные трансформаторные подстанции (КТП) поставляемые в собранном или полностью подготовленном для сборки виде. Комплектным (КРУ) называется РУ состоящее из полностью или частично закрытых шкафов или блоков с встроенными в них аппаратами устройствами защиты и автоматики поставляемыми в собранном или полностью подготовленном для сборки виде.
Таким образом монтаж современной подстанции сводится в основном к установке в подготовленном помещении (или на площадке в случае открытого РУ) отдельных шкафов или блоков соединении их аппаратов между собой и с КЛ или ВЛ. Электромонтажники выполняют при этом слесарно-сборочные и такелажные работы: выполнение электромонтажных заготовок в мастерских выполнение электрических соединений первичных и вторичных цепей включение приборов релейной защиты и автоматики наладку смонтированного оборудования. При электромонтаже и ремонте оборудования подстанций следует применять меры защиты от механических травм (ушибов ранений) ожогов от поражения электрическим током. Персонал электромонтажной организации независимо от наличия квалификационной группы по технике безопасности не приравнивается к эксплуатационному персоналу и ему запрещается производить какие-либо работы по эксплуатации электроустановок на строительных площадках.
Подъем деталей оборудования или конструкций массой более 20 кг следует выполнять двоим электромонтажникам. При массе груза более 50 кг поднимать его следует с применением блоков или лебедки.
При перемещении и подъеме на места установки разъединителей отделителей и короткозамыкателей их необходимо устанавливать в положение «включено» так как при таком положении ножей исключается возможность травмирования рабочих ножевыми контактами рубящего типа.
Все автоматические выключатели электромагнитные приводы и другие аппараты снабженные возвратными пружинами или механизмами свободного расцепления следует перемещать в места на место когда они находятся в положении «отключено». Дело в том что при включенном положении этих аппаратов возможно случайное срабатывание на отключение и внезапное движение механизма может травмировать рабочего производящего перемещение аппарата.
Во время подъема и перемещения распределительных щитов камер или блоков сборных распределительных устройств необходимо с помощью оттяжек предотвратить их возможное опрокидывание.
В процессе регулировки выключателей и разъединителей с автоматическими приводами должны быть приняты меры против непредусмотренного включения или отключения приводов другим лицом или самопроизвольно. В этом случае возможны ушибы выполняющего работу электромонтажника. Для предотвращения такого случайного включения плавкие вставки в цепях управления электромагнитным (электродвигательным) приводом снимаются.
Если же в процессе регулировки потребуется включить оперативный ток то постановка вставок предохранителей допускается только после удаления всех людей от привода данного выключателя.
Перемещение разборка и сборка небольших машин производятся с применением средств малой механизации например передвижного козлового крана с ручной лебедкой; для перемещения крупных машин применяют ручные и электрические тали лебедки и домкраты.
2 Противопожарные мероприятия на промышленных предприятиях
Производственный процесс на промышленных объектах имеет сложную структуру и одним из наиболее важных его компонентов является противопожарная безопасность.
Соблюдение каждым сотрудником установленных правил на промышленных объектах позволит не только сохранить собственную жизнь но и избежать тяжелых последствий для предприятия в целом.
Ниже приведен комплекс мер включающий в себя:
систему предотвращения пожара;
систему противопожарной защиты комплекс организационно-технических мероприятий используемых на предприятии по обеспечению пожарной безопасности (ст.5 п.3 ФЗ РФ «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»).
При проектировании инженерных конструкций зданий необходимо учитывать специфику использования будущего сооружения в процессе хозяйственной деятельности каждого предприятия. С учетом особенностей производственных процессов разрабатывается комплекс противопожарных мер включающий в себя:
оснащение каждого (в том числе отдельно стоящего) промышленного помещения сигнализацией.
проектирование и воздвижение складских помещений и пожароопасных сооружений на установленном безопасном расстоянии от жилых домов.
заблаговременное проектированиеотведение мест курения.
установление порядка уборки горючих отходов и пыли мест хранения сырья и готовой продукции.
возможность обесточивания оборудования и систем при угрозе возгорания.
Организационно – технические мероприятия
Данные мероприятия предусматривают пропаганду пожарной безопасности проведение своевременных плановых осмотров промышленных помещений подготовку сотрудников к необходимым действиям в условиях возгорания. Для соблюдения данного комплекса на каждом предприятии необходимо:
разработать инструкцию по безопасности для каждого рабочего помещения.
сформировать пожарно-технические комиссии объяснить порядок действия каждому сотруднику при возникновении пожара.
разработать и утвердить схему эвакуации разместить план схему в доступных для ознакомления местах.
проводить учебные эвакуации не реже чем раз в полгода.
установить места для курения.
следить за выполнением пожароопасных работ назначить ответственного за инструктирование и проведение занятий с персоналом определить периодичность их проведения.
Противопожарная защита промышленного объекта
Противопожарная защита промышленного объекта – совокупность мероприятий и технических средств направленных на предотвращение пожара и защиту людей от опасных последствий возгорания сокращение материальных потерь для предприятия.
К важнейшим условиям обеспечения противопожарной защиты следует отнести:
обеспечение сооружения пожарной сигнализацией первичными средствами пожаротушения и индивидуальной защиты для всех работником предприятия.
проинструктировать персонал об особенностях поведения и пребывания в ночноедневное время (для предприятий работающих в 2-3 смены больниц интернатов).
разместить информационные табло с номером вызова пожарной охраны допускать к работе только персонал прошедший инструктаж.
Исходя из вышесказанного можно сделать вывод что правила противопожарной безопасности на промышленных объектах играют ключевую роль в ежедневном функционировании предприятия. Их строгое соблюдение обеспечивает не только безопасный и бесперебойный рабочий процесс но и возможность прогнозировать развитие бизнеса без опасности возникновения пожара и тяжести последствий его устранения.
В данной пояснительной записке произведен расчет электроснабжения электрооборудования механического цеха тяжелого машиностроения целью которого является выбор наиболее оптимального варианта схемы параметров электросети и ее элементов позволяющих обеспечить необходимую надежность электропитания и бесперебойной работы механического цеха тяжелого машиностроения.
В ходе выполнения дипломного проектирования был произведен расчет электрических нагрузок. Выбран один трансформатор марки ТМ 40010 с учетом оптимального коэффициента его загрузки и категории питающихся электроприемников. Выбран наиболее надежный вариант сечения проводов и кабелей питающих и распределительных линий был выбран неизолированный провод марки АСБ. Произведен расчет токов короткого замыкания. Определена мощность компенсирующего устройства выбрано одно устройство марки УКБ – 038 – 150.
Произведен расчет оптимального количества и сопротивления заземляющих устройств а также был представлен план их размещения.На основе произведенных расчетов можно сделать вывод что выбран наиболее оптимальный и рациональный вариант электроснабжения электрооборудования механического цеха тяжелого машиностроения.
Список используемых источников
Чечевицына Л.Н. Микроэкономика. Экономика предприятия. – Ростов нД: Феникс 2001. – 384 с.
Синягин Н.Н. «Система планово-предупредительного ремонта электрооборудования промышленных предприятий»
Типовое положение о техническом обслуживании и ремонте электрооборудования предприятий системы министерства чёрной металлургии СССР Харьков 1988.
Банник «Справочник монтажника электростанции» М.1984.
Строительные нормы и правила. СНиП- 8 и СНиП -11. М. 1985.
Организация и планирование производства: Лабораторный практикумН.И. Новицкий И.М. Бабук А.А. Горюшкин и др.; под ред. Н.И.Новицкого. - Мн.: Новое издание 2008. - 230с.; ил.
Липкин Б.Ю. Электроснабжение промышленных предприятий и установок: Учебник для учащихся электротехнических специальностей средних учебных заведений. 1989.
Коновалова Л.Л Рожкова Л.Д. Электроснабжение промышленных предприятий и установок. 1989. Учебное пособие для техникумов. 1989.-528 страниц.
Родштейн Л.А. Электрические аппараты: Учебник для техникумов.- 4-е издание.1989.- 304 страницы.
Правила устройства электроустановок. Минэнерго СССР.-6-е издание 1986.-648 страниц.
Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов. Учебное пособие для студентов среднего профессионального образования. 2002.-320 страниц

задание диплом.doc

Срок окончания проекта УТВЕРЖДАЮ:
на дипломное проектирование студента
Выксунского филиала федерального государственного автономного
образовательного учреждения высшего образования «Национальный
исследовательский технологический университет
Тема_Проектирование электроснабжения и электрооборудования механического
цеха тяжелого машиностроения
-й раздел Общая часть
1 Характеристика проектируемого объекта. Классификация помещений по
взрыво- пожаро- электробезопасности
2 Технические условия на проектирование согласно ПУЭ ПТЭЭП
-й раздел Специальная часть
1 Категория надежности электроснабжения и выбор схемы электроснабжения
2 Расчёт электрических нагрузок
3 Выбор способа компенсации реактивной мощности
4 Выбор трансформаторов на подстанции
5 Расчёт питающей линии
6 Расчёт токов короткого замыкания
7 Выбор аппаратов защиты и распределительных устройств
8 Выбор схемы релейной защиты трансформатора и питающей линии
9 Расчёт и выбор освещения цеха
10 Расчёт заземляющего устройства
-й раздел Организация производства
1 Организация монтажа электрооборудования цеховой подстанции
2 Организация наладки электрооборудования цеховой подстанции
3 Организация обслуживания электрооборудования цеховой подстанции
-й раздел Экономика производства
1 Расчёт сметы затрат на внедрение системы ЭСН и электрооборудования
2 Расчёт производственных затрат на эксплуатацию электрооборудования
тележки крана за год
3 Организация ремонтных работ электрооборудования тележки крана и
построение графика ППР
4 Организация работ по монтажу системы ЭСН и электрооборудования тележки
крана. Построение линейного графика монтажа
5 Таблица технико – экономических показателей проекта
-й раздел Мероприятия по охране труда и промышленной безопасности
1 Техника безопасности при монтаже и эксплуатации электрооборудования
2 Противопожарные мероприятия на промышленных предприятиях
-й раздел Графическая часть
2 Схема релейной защиты
4 План сети освещения
-й раздел Дополнительные указания
Руководитель по дипломному проектированию

Схема релейной защиты кабеля ДП 13.02.11.06.000 Э3.cdw

рецензия.doc

Выксунский филиал федерального государственного автономного
образовательного учреждения высшего образования
«Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»
на дипломный проект студента
Специальность: 13.02.11 Техническая эксплуатация и
обслуживание электрического и электромеханического
оборудования (по отраслям)
Студент: иванова галина алексеевна
Рецензия должна обязательно включать:
Заключение о степени соответствия выполненного дипломного проекта
Характеристику выполнения каждого раздела проекта степени использования
дипломантом последних достижений науки и техники и передовых методов
Оценку качества выполнения графической части проекта и объяснительной
Перечень положительных качеств дипломного проекта и его основных
недостатков (если последние имеют место).
Отзыв о проекте в целом и общую оценку по пятибалльной системе.
Рецензент: Кадулин А.Н.