• RU
  • icon На проверке: 17
Меню

Расчетно-графическая работа - Общие сведения о проектировании электроэнергетических систем, электроснабжения объектов и САПР. Работа в AutoCAD

  • Добавлен: 24.01.2023
  • Размер: 3 MB
  • Закачек: 0
Узнать, как скачать этот материал

Описание

Расчетно-графическая работа - Общие сведения о проектировании электроэнергетических систем, электроснабжения объектов и САПР. Работа в AutoCAD

Состав проекта

icon
icon
icon РГР САПР 20 титулка и содержание.doc
icon РГР САПР 20.doc
icon Заземление В-20 Романов 253.dwl
icon Заземление В-20 Романов 253.dwl2
icon РГР САПР В-20 Романов 253.dwg
icon Пз.doc
icon Заземление В-20 Романов 253.dwg

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon РГР САПР 20 титулка и содержание.doc

Использование искусственного интеллекта при создании сложных электроэнергетических объектов.
Севастопольский Национальный университет ядерной энергии и промышленности
Расчетно-графическая работа по дисциплине:
«Системы автоматизированного проектирования»
На тему: «Общие сведения о проектировании электроэнергетических систем электроснабжения объектов и САПР. Работа в AutoCAD. Работа в Access.»

icon РГР САПР 20.doc

Задание на РГР по курсу САПР
Тема1: Использование искусственного интеллекта при создании сложных электроэнергетических объектов.
Дать развёрнутый ответ по предложенной преподавателем реферативной теме из списка.
Тема2: Работа в AutoCad .
Начертить часть микрорайона включающая РП и три ТП три улицы и площадь школу 2 магазина и 10 домов.
-ой слой – для рамки;
-ый слой – для изображения объекта;
-ой слой – для изображения силовых кабелей;
-ий слой – для маркировки кабелей;
-ый слой – для текстовых сведений.
Тема3. Работа в AutoCad .
Рассчитать и начертить групповой заземляющий контур для подстанции.
Использование искусственного интеллекта при создании сложных электроэнергетических объектов.
Возрастающее энергопотребление задержки расширения существующих сетей передачи электроэнергии в сочетании с физическим износом теплоэнергетического оборудования и сетей приводят к тому что энергосистемы в настоящее время эксплуатируются на пределе своих возможностей. Это требует более тщательного отношения к выбору оптимального режима эксплуатации энергоблоков и эффективного управления энергосистемой которое возможно только при более детальном чем обычно мониторинге системы и более обоснованном выборе управленческих и оперативных решений особенно в переходных режимах и экстремальных (аварийных) ситуациях.
Поведение энергетических систем в рабочих условиях является сильно нелинейным а их мониторинг и контроль включают десятки тысяч переменных. Поэтому энергопотребление и динамические нагрузки не поддаются надежному анализу и моделированию традиционными методами что вызывает необходимость внедрения новых прогрессивных способов управления энергосистемами и блоками. Наиболее быстро развивающимся и весьма перспективным является направление связанное с применением технологий искусственного интеллекта которые включают в себя нейронные сети экспертные системы нечеткую логику генетические алгоритмы и др. Эти системы могут дополнять друг друга существенно расширяя возможности оптимального решения задач.
Система искусственного интеллекта автоматизирует процедуры формирования образов моделей и описаний изменяющейся внешней среды и создает условия для уточнения и окончательного принятия решения человеком не предъявляя при этом к нему повышенных требований а лишь усиливая его частные интеллектуальные функции до функций обобщающей системы с учетом изменения внешней среды. В качестве примера такой обобщающей системы может быть рассмотрена схема интеллектуальной системы управления (ИСУ) в виде интеллектуального регулятора (рис. 1).
Рис.1. Интеллектуальный регулятор.
– первичная обратная связь 2 – вторичная обратная связь 3 - сумматор
Задачей регулятора является согласование объекта управления и внешней среды. В состав внешней среды входят объекты оказывающие возмущающие воздействия на объект управления. При синтезе реагирующей части регулятора учитываются свойства объекта управления и требования к качеству переходных процессов возникающих при внешних воздействиях. В замыкающей части отражается созданный проектировщиком мыслительный образ набора алгоритмов реализуемых при различных условиях реагирующей частью системы.
Интеллектуальная система (ИС) может состоять из многих компонентов обладающих элементами искусственного интеллекта. В пределе каждое техническое решение или программный алгоритм ИС могут рассматриваться как интеллектуальные средства имеющие свои реагирующую и замыкающую части. Назначение последней — обеспечить устойчивое развитие не только данного средства в отдельности но и всей системы в целом по отношению к изменениям внешней и внутренней среды.
Одна из центральных проблем разработки сложных систем искусственного интеллекта — это проблема согласования между собой реагирующих и замыкающих частей отдельных интеллектуальных компонентов. Решение этой проблемы усложняется тем что замыкающие части компонентов системы могут быть созданы с использованием разных технологий искусственного интеллекта. Поэтому для согласования реагирующих частей этих компонентов требуется свести решения полученные с помощью разных технологий к единой основе. В качестве такой основы могут быть выбраны нейросетевые методы и средства поскольку с их помощью можно моделировать обучение правилам нечеткой логики а также включить в их состав генетические алгоритмы.
Системы поддержки принятия решений (СППР) были первыми разработками в области искусственного интеллекта. Они сочетают в себе строгие формальные методы и модели поиска решений с эвристическими методами и моделями базирующимися на знаниях специалистов-экспертов и ряда взаимодействующих между собой интеллектуальных модулей. К числу таких модулей (помимо традиционных для экспертных систем баз данных и знаний модулей накопления и пополнения знаний и др.) относятся следующие модули: имитации (моделирования) и прогнозирования проблемной ситуации; связи с внешними объектами (датчики контроллеры концентраторы данных управляющие приводы и т.д.); создания различных видов интерфейса (образного текстового речевого в виде различных графиков и диаграмм) и др. К интеллектуальным функциям относятся также вывод (поиск) решения на основе моделей и методов представления и оперирования динамическими знаниями. Поиск такого решения осуществляется с использованием механизмов нечетких псевдофизических (пространственно-временных и причинно-следственных) немонотонных логик а также механизмов обобщения и пополнения динамических знаний.
СППР ориентированы в основном на динамические проблемные области которые характеризуются неполнотой неопределенностью и противоречивостью имеющейся для анализа информации а также необходимостью ее пополнения и корректировки в процессе поиска решений. В этих условиях традиционная модель СППР не в состоянии дать адекватное описание предметной области (процесса принятия решений) и поэтому необходимо использование интеллектуальной модели обладающей памятью и позволяющей учитывать предысторию изменения состояний. Заметим что качество принимаемых решений можно улучшить если учитывать также информацию о последствиях принимаемых решений получаемую из базы знаний (если там накапливается информация о прошлом опыте) или от модуля прогнозирования СППР.
Для анализа технологических процессов включая горение топлива и выбросы оксидов азота на тепловых электростанциях применяются различные модели которые могут быть классифицированы следующим образом: «белый» «черный» и «серый ящик» (см. табл. 1).
Таблица 1. Сравнение свойств моделей «белый» «черный» и «серый ящик»
Источники информации
Базовые физические законы
Небольшая область знаний
Требование обширных знаний
Требование достоверности и точности данных
Слабое понимание физики процессов
Дстаточно простые и хорошо изученные процессы
Динамические и достаточно сложные процессы
Примечание. В незаполненных полях для моделей «серого ящика» могут быть различные комбинации свойств моделей «белый» и «черный ящик».
Рассмотрим в качестве примера некоторые характерные особенности таких моделей для анализа выбросов оксидов азота.
На тепловых электростанциях имеются много входных эксплуатационных параметров которые могут быть отображены одним выходным параметром – величиной выброса NO X . Такое отображение зависящее от времени описывается многими нелинейными уравнениями которые позволяют подробно рассмотреть физический характер протекания процессов. Так как теоретическая основа для расчетных моделей является прозрачной основанной на известных физических и химических законах и свойствах то такая модель может быть представлена как «белый ящик».
Полученные трехмерные конечноэлементные модели могут дать точные описания всего процесса горения и соответственно механизма образования оксидов азота. Однако такие модели являются сложными в разработке и предъявляют повышенные требования к вычислительным ресурсам. Кроме того модели «белый ящик» не позволяют проводить анализ процессов и работы установок в реальном масштабе времени.
Модели «черный ящик» основаны на наличии экспериментальных или оперативных эксплуатационных данных и не требуют никакой априорной информации. Они достаточно хорошо изучены и просты для работы в реальном масштабе времени. В то же время такие модели должны регулярно обновляться с изменением эксплуатационных параметров.
На начальных стадиях исследований по моделированию выбросов вредных веществ от ТЭС использовались модели «белый ящик» и «черный ящик». В то же время модели «белый ящик» не используют эксплуатационные данные а модели «черный ящик» не учитывают известные основные закономерности процессов. Таким образом возникает необходимость разработки новой технологии моделирования основанной на принципах «серого ящика» которая позволяет проводить оперативный контроль за выбросами оксидов азота. Структурная схема модели «серый ящик» показана на рис. 2.
Рис. 2. Структурная схема моделирования по принципу «серый ящик»
Модель «серый ящик» в отличие от моделей «белый ящик» или «черный ящик» является сбалансированной системой которая использует как априорное знание механизма образования оксидов азота (физическое моделирование) так и опытные данные полученные из анализа экспериментальных и эксплуатационных данных (идентификация системы). Модели «серый ящик» по своей сущности являются компромиссом между сложностью модели «белый ящик» и возможностями модели «черный ящик» по прогнозированию процессов.
Одним из существенных понятий в моделях «серый ящик» являются так называемые «базисные элементы» включающие имеющуюся информацию о поведении системы в виде простых аналитических функций и выражений. Вид этих элементарных функций увязывается с поведением системы. Базисные элементы могут иметь в модели системы разнообразные формы и подвергаться изменениям. Таким образом путем комбинирования различных базисных элементов возможно создать модель системы.
Можно считать что технологии искусственного интеллекта реализованные на основе модели «серый ящик» являются мощным инструментом для разработки методов управления различными технологическими процессами в энергетике. В основном такие разработки направлены на общее повышение эффективности эксплуатации энергоустановок путем: сокращения времени остановов; продления срока эксплуатации; снижения объема и стоимости обслуживания; снижения потребления топлива и количества вредных выбросов в основном NO x . С помощью нейросетевой системы может производиться оптимальный пуск энергоблока связанный с уменьшением времени разогрева котла и запуска турбины.
Широко используются технологии искусственного интеллекта в контроле и регулировании частоты и стабильности напряжения в энергосистемах а также для повышения их безопасности которые включают решение следующих задач: анализ непредвиденных событий и оценка опасных последствий (перегрузка падение напряжения неуправляемое состояние энергосистемы и т.п.); динамическая оценка безопасности энергосистемы при переходных процессах (нарушения частоты и стабильности напряжения при случайных отключениях и коротких замыканиях) когда временные ограничения по локализации последствий составляют от миллисекунд до минут и др.
Технологии искусственного интеллекта могут быть использованы для регулирования и оптимизации процесса горения в котельных установках. Основной целью интеллектуальной системы должна быть минимизация выбросов NO X при одновременном поддержании эффективности работы котла. Подобная оптимизация производится путем изменения соотношения воздухтопливо на горелках всех уровней котла (см. рис. 3).
Геометрические и световые параметры пламени отображаются определенным образом в динамическом режиме. Нейронная сеть на основе этих параметров дает возможность идентификации пламени по всему диапазону расходов воздуха и топлива. В применяемых алгоритмах управления используются выходные сигналы нейронной сети эффективно осуществляющие замкнутый контроль (с обратной связью) состояния пламени и регулирование воздушных клапанов.
Такой контролируемый процесс горения путем интеллектуального мониторинга пламени позволяет надежно эксплуатировать котлы с пониженными избытками воздуха что приводит к повышению эффективности энергетической установки уменьшению расхода топлива и снижению выбросов оксидов азота.
Компанией AI WARE Inc (США) разработана технология управления газообразными выбросами являющейся комбинацией нейронной сети и системы многоцелевой нелинейной оптимизации с анализом процесса горения . Эта технология позволяет увеличить тепловую мощность на 05% и снизить на 6% выбросы NO x .
Предложена модель искусственной нейронной сети с запаздыванием ( TDNN ) для прогнозирования выбросов NOx и CO на ТЭС. Было принято во внимание то обстоятельство что существует некоторая задержка между воздействием на систему (управление горением в котле ТЭС) и реакцией системы (выбросы NOx и CO ). Отмечено что прогнозирование выбросов после обучения нейронной сети с восстановленным набором данных становится значительно более точным. Результаты экспериментов показали хорошее совпадение реальных и прогнозных значений по выбросам NOx и CO и доказали возможность эффективного прогнозирования таких выбросов.
Большой интерес представляет использование технологий нейронных сетей для создания так называемых «виртуальных» датчиков применяемых для определения величин которые трудно или вообще не поддаются непосредственным измерениям. Это достигается с помощью динамических моделей которые «запоминают» корреляции в реальном масштабе времени между «неизмеряемыми» величинами и величинами доступными для измерения. Одной из областей применения виртуальных датчиков является измерение NO x при работе ТЭС.
В Великобритании была разработана новая технология управления угольной ТЭС с использованием гибридного контроллера на основе нейронных сетей. Гибридный контроллер может выполнять работу квалифицированного оператора котельной установки путем использования технологий хранения опыта и знаний оператора-человека в виде модулей нейронной сети. Эти модули были интегрированы в систему знаний в которой была установлена структура правил позволяющих гибридному контроллеру имитировать действия «учителя». Внедрение гибридного контроллера на котельной установке Garth в Лондоне позволило уменьшить выбросы CO на 60% и NO x на 10%. На основе дальнейшего развития гибридных нейронных контроллеров была внедрена новая технология управления угольной ТЭС с использованием нейронных сетей (Neuromon). Целью этой технологии была разработка нейронного контроллера который может автоматически работать в условиях разнообразных сортов углей и вызванной этим переменной мощности установки.
С использованием интеллектуальной системы можно достигнуть оптимального режима горения (оптимальное соотношение воздух-топливо) из любого исходного стартового состояния. На рис. 4 схематично показана процедура оптимизации процесса горения основанная на изменении соотношения между подаваемым воздухом и количеством топлива.
При этом минимизируется концентрация NO X в дымовых газах (–?NOx) концентрация CO не переходит установленный допустимый предел (+?CO) минимизируется также общее количество подаваемого воздуха (–?a). В оптимальном режиме горения при минимизации уровня выбросов NO X происходит также повышение эффективности (КПД) горения (+?n). Особое значение приобретает поддержание в котельных установках оптимального соотношения воздухтопливо при использовании низкосортного угля с изменяющимся во время эксплуатации качеством (составом).
Анализ результатов опытно-промышленных испытаний на зарубежных ТЭС интеллектуальных систем первого поколения с простой архитектурой нейронных сетей показал что только за счет оптимизации процесса горения происходит повышение эффективности (КПД) котла на 1–2% снижение выбросов оксидов азота на 20–30% и уменьшение потребления топлива до 5% [8 11].
Возможно дальнейшее усовершенствование интеллектуальных систем управления процессом горения на основе более мощных нейронных аппроксимирующих систем и применения других технологий искусственного интеллекта (генетических алгоритмов и нечеткой логики) для более эффективного поддержания оптимальных режимов горения.
Согласно заданию на расчётно-графическую работу необходимо выполнить чертеж часть микрорайона включающая РП и три ТП три улицы и площадь школу 2 магазина и 10 домов.
Сначала чертим рамку и штамп чертежа в нулевом слое. При этом выбираем подходящий формат. Рамку выполняем согласно ЕСКД. Далее создаём первый слой. В первом слое создаём план самого объекта в данном случае здание металлообрабатывающего цеха. При черчении плана пользуемся сеткой и шагом удобным для черчения данного объекта а также привязкой. Далее создаём следующий слой. В следующем слое располагаем трассировку силовой электрической сети т.е. силовых кабельных линий и станков. В третьем слое создаём план сети освещения. В этом слое изображаем план сети освещения (трассировка кабельных линий) и план расположения светильников. Пятый - текстовый слой. В этом слое подписываем марки проводов и кабелей и другие текстовые надписи.
Рис.1 - Чертеж часть микрорайона включающая РП и три ТП три улицы и площадь школу 2 магазина и 10 домов.
Выполнить расчет и чертеж контура заземления.
Целью расчета является определение основных конструктивных параметров заземления (числа размеров порядка размещения вертикальных стержней и длины соединительной полосы объединяющей их в групповой заземлитель) при которых сопротивление растеканию тока выбранного группового заземлителя (Rгр) не превзойдет нормативного значения (Rзн).
Трансформаторная подстанция напряжением U кВ
Расчетное сопротивление естественного заземлителя Rе Ом
Протяженность линии электропередач
Параметры вертикального электрода
Параметры горизонтального электрода
Удельное сопротивление земли r измеренное
Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус и по другим причинам (индуктивное влияние соседних токоведущих частей вынос потенциала разряд молнии и т.п.).
В соответствии с требованиями [1] защитное заземление электроустановки следует выполнять:
при номинальном напряжении 380В и выше переменного тока и 440В и выше постоянного тока во всех случаях;
при номинальных напряжениях от 42В до 380В переменного и от 110В до 440В постоянного тока при работах в условиях с повышенной опасностью особо опасных и наружных установках.
Характеристики этих условий приведены в обязательном приложении к [2].
Заземление осуществляется с помощью специальных устройств — заземлителей. Заземлители бывают одиночные и групповые. Групповой заземлитель состоит из вертикальных стержней и соединяющей их горизонтальной полосы. Вертикальные электроды закладывают вместе с фундаментом зданий на определенном расстоянии друг от друга. С целью экономии средств ПУЭ рекомендует использовать естественные заземлители.
В нашем случае заземляющее устройство используется для электроустановки напряжением свыше 1000В поэтому расчетное значение тока замыкания на землю может быть определено по следующей полуэмпирической формуле:
где Uл – линейное напряжение сети (на высокой стороне трансформаторной
lк lв – длина электрически связанных соответственно кабельных и воздуш-
Соответствующее полученному расчетному значению тока замыкания на землю нормативное значение сопротивления заземляющего устройства (ЗУ) Rз находим по формуле:
Rз = 125 5171 = 232 Ом.
При использовании естественных заземлителей требуемое сопротивление искусственного заземлителя Rи определяется по формуле:
(4) где Rе – сопротивление растеканию тока естественных заземлителей Ом;
Rи – требуемое сопротивление искусственного заземлителя Ом;
Rз – расчетное нормированное сопротивление ЗУ Ом;
Определяем расчетное удельное сопротивление земли по формуле:
где ρ – расчетное удельное сопротивление земли Ом·м;
ρизм – удельное сопротивление земли полученное в результате измерений
Ом·м (задано в условии задачи);
– коэффициент сезонности учитывающий промерзание или высыхание
Для климатического пояса III для земли с малой влажностью = 15 следовательно
ρ = 130 · 15 = 195 Ом×м.
Вычисляем сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя Rв. В случае стержневого круглого сечения (трубчатого) заземлителя заглубленного в землю расчетная формула имеет вид:
где ρв – расчетное удельное сопротивление грунта вычисленное по формуле (5)
d – диаметр сечения мм;
t – расстояние от поверхности грунта до середины длины вертикального
Рассчитаем приближенное количество вертикальных стержней:
где Rв – сопротивление растеканию тока одиночного вертикального заземлителя
вычисленное по формуле (6) Ом;
Rи – требуемое сопротивление искусственного заземлителя вычисленное по формуле (4) Ом;
Полученное число стержней округляем до ближайшего большего справочного значения. Следовательно n = 40.
Определяем конфигурацию группового заземлителя (контур) с учетом возможности его размещения на отведенной территории и соответствующую длину горизонтальной полосы:
где а – расстояние между вертикальными стержнями м;
п – количество вертикальных стержней;
где k – коэффициент кратности равный 1 2 3;
lв – длина вертикального стержня м.
Коэффициент кратности примем равным 2.
lг = 105·6·40 = 252 м. (10)
Периметр здания = 2 · (18 + 6) = 48 м.
Вычисляем сопротивление растеканию тока горизонтального стержня Rг. В случае горизонтального полосового заземлителя расчет выполняется по формуле:
где ρ – расчетное удельное сопротивление грунта Ом·м;
b – ширина полосы м;
t – расстояние от поверхности грунта до середины ширины горизонтальной
Выбираем коэффициенты использования вертикальных стержней (в) и горизонтальной полосы (г) с учетом числа вертикальных стержней (п) и отношения расстояния между стержнями (а) к их длине (lв).
Рассчитаем эквивалентное сопротивление растеканию тока группового заземлителя:
где Rв Rг – соответственно сопротивления вертикального стержня и горизонта-
льной полосы вычисленные по формулам (6) и (11) соответствен-
в г – соответственно коэффициенты использования вертикальных стерж-
ней и горизонтальной полосы Ом;
n – количество вертикальных стержней.
Полученное сопротивление растеканию тока группового заземлителя не должно превышать требуемое сопротивление
Т.е. полученное сопротивление удовлетворяет необходимому условию (14).
Рассчитанные параметры ЗУ сведем в таблицу:
Эскиз расположения заземлителей
Рис. 2: 1 – заземляемое оборудование; 2 – заземлительный контур; 3 – стены здания; 4 – горизонтальный заземлитель; 5 – вертикальный заземлитель
Таким образом мы определили основные конструктивные параметры заземлителя при которых сопротивление растеканию тока выбранного группового заземлителя (Rгр) не превышает требуемое сопротивление (Rи).
Рис.3: 3D модель контура заземления.
Вывод: В данной расчетно-графической работе были изучены системы автоматизированного проектирования и их значимость. САПР позволяет увеличить производительность труда сократить сроки проектирования повысить качество работы автоматизируя ее.
В данной работе был выполнен чертеж часть микрорайона включающая РП и три ТП три улицы и площадь школу 2 магазина и 10 домов. На втором этапе была создана 3D модель заземляющего контура РП 106 кВ.
Костина Л.А. Куликова Н.А. Системы автоматизированного проектирования. Методические указания к практическим занятиям. Часть I. - Севастополь: СНУЯЭиП 2005.- 64с.
Костина Л.А. Системы автоматизированного проектирования. Методические указания к практическим занятиям. Часть 2. - Севастополь: СНУЯЭиП 2007.- 68с.
Паули В. К. Магид С. И. Ибрагимов И. М. Применение технологий искусственного интеллекта в энергетике (аналитический обзор). РАО «ЕЭС России». – М. 2000.
Камнев В. И. Ибрагимов И. М. Преимущества и возможности применения технологий искусственного интеллекта для оптимизации работы энергетических систем и оборудования Известия Академии промышленной экологии. – 2003. – №1. – С. 10–21.

icon РГР САПР В-20 Романов 253.dwg

РГР САПР В-20 Романов 253.dwg
Севастопольский национальный университет ядерной энергии и промышленности
Принципиальная однолинейная схема сетей 10
Электроснабжение отдельного корпуса электроремонтного завода
Принципиальная однолинейная схема сетей 0
включающая РП и три ТП
магазина и 10 домов.
Расчетно-графическая работа

icon Пз.doc

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 6. СОЗДАНИЕ ТРЁХМЕРНЫХ
Трёхмерное моделирование позволяет:
- рассматривать созданные модели из любой точки;
- автоматически генерировать основные и дополнительные виды созданной модели на плоскости;
- строить сечения на плоскости;
- подавлять скрытые линии и реалистичное тонирование;
- проверять взаимодействия объектов;
- выполнять инженерный анализ;
- извлекать необходимые для производства характеристики;
- экспортировать модели в анимационные приложения
В AutoCAD различаются три типа трёхмерных моделей:
Для каждого из них существует своя технология создания и редактирования поэтому смешивать их в одном рисунке не рекомендуется. AutoCAD позволяет преобразовать тела в поверхности и поверхности в каркасные модели но обратные преобразования не допустимы.
Каркасная модель – скелетное описание трёхмерного объекта. Она не имеет граней и состоит только из точек отрезков и кривых описывающих рёбра объекта.
Поверхностные модели имеют не только рёбра трёхмерного объекта но и его грани.
Твёрдотельный объект (тело) – изображение объекта имеющее наиболее полную информацию об объекте включая и его объемные свойства.
Моделирование с помощью тел – самый простой способ трёхмерного моделирования. AutoCAD позволяет создавать трёхмерные объекты на основе базовых пространственных форм: параллелепипедов конусов цилиндров сфер торов клиньев.
Эти формы можно объединять вычитать пересекать сопрягать снимать фаски и получать в результате различные сложные тела и их модификации. Тела можно также строить сдвигая плоский объект вдоль заданного вектора или вращая его вокруг оси. Тело можно разрезать на две части и получить его двумерное сечение.
В отличие от всех остальных моделей у тел можно анализировать массовые свойства: объем момент инерции центр масс и т.п. Данные о теле могут экспортироваться в такие приложения как системы числового программного управления (ЧПУ) и анализа методом конечных элементов (МКЭ). Тела могут быть преобразованы в более простые типы моделей – поверхностные и каркасные модели.
Плотность линий искривления используемых для визуализации криволинейных элементов модели определяется системной переменной ISOLINES. Системная переменная FACETRES задает степень сглаживания тонированных объектов с подавленными скрытыми линиями.
Некоторые понятия и определения принятые в трехмерном твердотельном моделировании:
грань - ограниченная часть поверхности. Поддерживается пять типов граней: планарные (плоские) цилиндрические конические сферические и тороидальные. Грани образуют твердотельную модель;
ребро - элемент ограничивающий грань. Поддерживается четыре типа ребер: прямолинейные эллиптические (круговые) параболические и гиперболические. Например грань куба ограничена четырьмя прямолинейными ребрами а коническая - в основании одним эллиптическим или круговым ребром;
полупространство - часть трехмерного пространства лежащая по одну сторону от поверхности. Каждая поверхность является границей двух полупространств на которые делится трехмерное пространство. Полупространство - часть трехмерного пространства имеющая объем а поверхность -часть трехмерного пространства у которой есть площадь но не объем;
тело - часть пространства ограниченная замкнутой поверхностью и имеющая определенный объем;
тело (примитив) - наипростейший (основной базовый) твердотельный объект который можно создать и строить из него более сложные твердотельные модели;
область - часть плоскости ограниченная одной или несколькими планар-ными гранями которые называются границами. Например квадрат с кругом внутри имеет внешнюю границу состоящую из четырех прямолинейных ребер и внутреннюю - из одного кругового ребра;
область (примитив) - замкнутая двумерная область которая получена путем преобразования существующих двумерных примитивов AutoCAD имеющих нулевую высоту (кругов фигур двумерных полилиний многоугольников эллипсов колец и полос) и описана как тело без высоты;
составная область - единая область получаемая в результате выполнения логических операций объединения вычитания или пересечения нескольких областей. Она может иметь отверстия и для нее так же как и для твердых тел можно вычислить площадь и другие характеристики. Интеграция двумерного и объемного конструирования позволяет создавать из областей твердые тела и наоборот. Например автоматически преобразуя сечение тела в область можно вычислить ее площадь а выдавливая или вращая области можно создать сложные тела;
объект - общее наименование области или тел причем тип объекта не имеет значения: это может быть область тело или составная модель (группа объектов связанных в единое целое);
пустой объект - составное тело не имеющее объема или составная область не имеющая площади.
Твердотельные примитивы - простейшие «кирпичики» из которых строятся сложные трехмерные объекты: ящик (параллелепипед куб) цилиндр (круговой эллиптический) шар тор и др.
С помощью команд BOX (ЯЩИК) WEDGE (КЛИН) CONE (КОНУС) CYLINDER (ЦИЛИНДР) SPHERE (ШАР) TORUS (TOP) можно создать модели любого из этих тел заданных размеров введя требуемые значения.
Примитивы заданной формы создаются также путем выдавливания с помощью команды EXTRUDE (ВЫДАВИТЬ) или вращения двумерного объекта - командой REVOLVE (ВРАЩАТЬ).
Запускаются все вышеназванные команды из падающего меню Draw (Черчение) > Solids (Тела) или из панели инструментов Solids (Тела) панели Моделирование.
Тела выглядят аналогично проволочным моделям до тех пор пока к ним не применены операции подавления скрытых линий (команда _Hide) раскрашивания (команда _Shademode) и тонирования (команда _Render).
Все эти команды можно вызвать или из меню "Вид" или щелчком мыши по соответствующей пиктограмме на плавающей панели инструментов Render (Тонирование) или через командную строку. При раскрашивании невозможно передать блики перемещать источник света и добавлять новые. Эти эффекты доступны лишь при тонировании.
Чтобы сделать тонированные изображения более реалистичными можно придать поверхностям объектов оптические свойства различных материалов. Материалы обычно объединяются в библиотеки для дальнейшего использования но можно создать и свои собственные материалы не существующие в природе но отвечающие требованиям разработчика.
Материалы определённые в AutoCAD можно связывать с конкретными объектами индексами цветов AutoCAD (используя редактор материалов) блоками и слоями.
Присвоение материала объекту:
Для присвоения материала поверхностям тех или иных объектов необходимо: меню "Вид" > "Тонирование" > "Материалы" либо командой _materials в командной строке.
В окне "Библиотека материалов" можно выбрать иконку нужного материала и перетащить ее на объект. Для того чтобы увидеть полученный результат необходимо установить визуальный стиль «Реалистичный» (меню "Вид" > "Визуальные стили" > "Реалистичный»).
Упражнение 6.1. Создание твердотельного параллелепипеда
Рис.6.1. а) - тело “прозрачное”; б) – тело после подавления скрытых линий и раскрашенное
Создание твердотельного параллелепипеда по двум точкам и высоте
Выберите вкладку "Главная" панели "Моделирование" > "Ящик" > Задайте первый угол основания. > Укажите противоположный угол основания > Задайте высоту > меню "Вид" > Визуальные стили > опробуйте каждый визуальный стиль.
Выберите вкладку "Главная" панели "Моделирование " > "Ящик" > Задайте первый угол или введите ц (Центр) и укажите центральную точку основания > В командной строке введите к (Куб) > Задайте длину ребра и угол поворота куба.
Упражнение 6.2. Создание клиньев
Рис.6.2. а) - тело “прозрачное”; б) – тело после подавления скрытых
линий и раскрашенное
Создание клина по двум точкам и высоте
Выберите вкладку "Главная" панели "Моделирование" > "Клин" > Задайте первый угол основания > Укажите противоположный угол основания > Задайте высоту клина > меню "Вид" > Визуальные стили > опробуйте каждый визуальный стиль..
Создание клина с одинаковыми длиной шириной и высотой
Выберите вкладку "Главная" панели "Моделирование" > "Клин" >
Задайте первый угол или введите ц (Центр) и укажите центральную точку основания > В командной строке введите к (Куб) > Задайте длину и угол поворота клина.
Значение длины определяет и ширину и высоту клина.
Упражнение 6.3. Создание твердотельных конусов
Рис.6.3. Различные типы конусов
Построение конуса с окружностью в основании
Выберите вкладку "Главная" панели "Моделирование" > "Конус" >
Задайте центральную точку основания > Задайте радиус или диаметр основания > Задайте высоту конуса > меню "Вид" > Тонирование > Материалы > выбрать тип шаблона > выбрать цвет щёлкнув на указателе диффузного цвета.
Создание усеченного конуса
Выберите вкладку "Главная" панели "Моделирование" > "Конус" >
Задайте центральную точку основания > Задайте радиус или диаметр основания > В командной строке введите р (Радиус верхнего основания) > Задайте радиус верхнего основания > Задайте высоту конуса.
Создание конуса с высотой и ориентацией задаваемыми конечной точкой оси
Выберите вкладку "Главная" панели "Моделирование" >"Конус" >
Задайте центральную точку основания > Задайте радиус или диаметр основания > В командной строке введите к (Конечная точка оси) > Задайте конечную точку и угол поворота конуса.
Эта конечная точка может располагаться в любом месте 3D пространства.
Упражнение 6.4. Создание цилиндров
Рис.6.4. а) - цилиндр“прозрачный”; б) – цилиндры после подавления скрытых линий и раскрашенные
Создание цилиндра с эллиптическим основанием
Выберите вкладку "Главная" панели "Моделирование" >"Цилиндр" >
В командной строке введите э (Эллиптический) > Задайте начальную точку первой оси > Задайте конечную точку первой оси > Задайте конечную точку (длину и угол поворота) второй оси > Задайте высоту цилиндра.
Создание цилиндра с заданными высотой (конечной точкой оси) и углом поворота
Выберите вкладку "Главная" панели "Моделирование" > "Цилиндр" > Задайте центральную точку основания > Задайте радиус или диаметр основания > В командной строке введите к (Конечная точка оси) > Задайте конечную точку оси цилиндра.
Упражнение 6.5. Создание шара
Создание шара определяемого тремя точками
Выберите вкладку "Главная" панели "Моделирование" >"Шар" >
В командной строке введите 3т (Три точки) > Укажите первую точку >
Укажите вторую точку > Укажите третью точку.
Упражнение 6.6. Создание пирамид
Выберите вкладку "Главная" панели "Моделирование" > "Пирамида" > В командной строке введите с (Стороны) > Введите количество сторон > Задайте центральную точку основания > Задайте радиус или диаметр основания > Задайте высоту пирамиды.
Построение усеченной пирамиды
Выберите вкладку "Главная" панели "Моделирование" >"Пирамида" > В командной строке введите с (Стороны) > Введите количество сторон > Задайте центральную точку основания > Задайте радиус или диаметр основания > Введите "р" (Радиус верхнего основания) > Задайте радиус плоской грани в верхней части пирамиды > Задайте высоту пирамиды.
Упражнение 6.7. Создание торов
Выберите вкладку "Главная" панели "Моделирование" > "Тор" >
Задайте центр тора > Задайте радиус или диаметр траектории по которой выполняется сдвиг полости тора > Задайте радиус или диаметр полости тора > опробуйте все визуальные стили > выберите материал.
Формирование выдавленного тела
Контур который надо выдавить из данного тела должен быть заготовлен заранее и обязательно должен быть замкнутым. Выдавливание осуществляется командой "Выдавить" панели "Моделирование". Допускается выдавливание таких примитивов как многоугольник прямоугольник круг эллипс замкнутый сплайн кольцо область и полилиния (кроме имеющих более 500 вершин или пересекающиеся отрезки). С помощью одной команды можно выдавить сразу несколько объектов. Направление выдавливания определяется траекторией или указанием глубины и угла конусности.
Запустите команду "Выдавить" на панели "Моделирование" > Установите плотность каркаса > в командной строке введите с для перехода в режим выбора объектов секущей рамкой > укажите первый угол секущей рамки > укажите противоположный угол секущей рамки > Enter> по завершении выбора объектов > укажите глубину выдавливания > укажите угол сужения (конусности) граней
Рис.6.8. а) - Контур для формирования выдавленного тела;
б) - Формирование выдавленного тела.
Формирование тела путем объединения объектов
Команда UNION (ОБЪЕДИНЕНИЕ) позволяет создавать новые составные тела или области из нескольких существующих тел или областей в том числе не имеющих общего объема или площади (то есть не пересекающихся). Команда вызывается из падающего меню Modify (Редактирование) > Solids Editing (Редактирование тел) > Union (Объединение) или щелчком мыши по пиктограмме Union (Объединение) на панели инструментов Solids Editing (Редактирование тел).
Упражнение 6.9. Объединение объектов
Построить клин усечённый конус и сферу (рис.69) > команда Объединение > выбрать конус > выбрать клин > выбрать сферу > Enter>.
Рис. 6.9. Объединение объектов
Формирование тела путем вычитания объектов
Упражнение 6.10. Вычитание объектов
Создайте три тела как указано на рис. 6. >
Команда Subtract (Вычитание) панели Редактирование тел >
Выберите тела и области из которых будет выполняться вычитание >
(Выберите объекты:) > нажать клавишу Enter> по завершении выбора объектов из которых будет происходить вычитание > Выберите тела или области для вычитания (т.е. которые надо вычитать) > (“Выберите объекты:”) > нажать клавишу Enter> (для завершения работы команды “Выберите объекты:”).
Результат представлен на рис. 6 .10б.
Рис. 6.10. Вычитание объектов: а) – исходные объекты;
б) – результат вычитания.
Формирование тела путем пересечения объектов
Пересечение нескольких существующих объектов с целью создания нового тела позволяет осуществить команда Intersect (Пересечение) - вызывается из падающего меню Modify (Редактирование) или щелчком мыши по пиктограмме Intersect (Пересечение) на панели инструментов Solids Editing (Редактирование тел).
Построить параллелепипед и две сферы. Самостоятельно выполнить формирование тела путем пересечения объектов - с помощью команды Intersect (Пересечение). Вращая полученное тело осмотрите его со всех сторон. Вращение можно осуществить с помощью команды _Rotate3D последовательно отвечая на её запросы а также с помощью мышки: Shift> + Scrol> + движение самой мышкой.
ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ 7. РАЗРАБОТКА КОНТУРА
Заземляющие устройства
Заземлитель - проводящая часть или совокупность соединенных между собой проводящих частей находящихся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду (п. 1.7.15).
Искусственный заземлитель - заземлитель специально выполняемый для целей заземления (п. 1.7.16).
Естественный заземлитель - сторонняя проводящая часть находящаяся в электрическом контакте с землей непосредственно или через промежуточную проводящую среду используемая для целей заземления (п. 1.7.17).
Заземляющий проводник - проводник соединяющий заземляемую часть (точку) с заземлителем (п. 1.7.18).
Заземляющее устройство - совокупность заземлителя и заземляющих проводников (п. 1.7.19).
Для заземления электроустановок могут быть использованы искусственные и естественные заземлители (п.1.7.54 ПУЭ).
Для заземления в электроустановках разных назначений и напряжений территориально сближенных следует как правило применять одно общее заземляющее устройство Заземляющие устройства защитного заземления электроустановок зданий и сооружений и молниезащиты 2-й и 3-й категорий этих зданий и сооружений как правило должны быть общими.
При выполнении отдельного (независимого) заземлителя для рабочего заземления по условиям работы информационного или другого чувствительного к воздействию помех оборудования должны быть приняты специальные меры защиты от поражения электрическим током исключающие одновременное прикосновение к частям которые могут оказаться под опасной разностью потенциалов при повреждении изоляции.
Для объединения заземляющих устройств разных электроустановок в одно общее заземляющее устройство могут быть использованы естественные и искусственные заземляющие проводники. Их число должно быть не менее двух (п. 1.7.55).
В целях выравнивания электрического потенциала и обеспечения присоединения электрооборудования к заземлителю на территории занятой оборудованием следует прокладывать продольные и поперечные горизонтальные заземлители и объединять их между собой в заземляющую сетку.
Продольные заземлители должны быть проложены вдоль осей электрооборудования со стороны обслуживания на глубине 05-07 м от поверхности земли и на расстоянии 08-10 м от фундаментов или оснований оборудования. Допускается увеличение расстояний от фундаментов или оснований оборудования до 15 м с прокладкой одного заземлителя для двух рядов оборудования если стороны обслуживания обращены друг к другу а расстояние между основаниями или фундаментами двух рядов не превышает 30 м.
Поперечные заземлители следует прокладывать в удобных местах между оборудованием на глубине 05-07 м от поверхности земли. Расстояние между ними рекомендуется принимать увеличивающимся от периферии к центру заземляющей сетки. При этом первое и последующие расстояния начиная от периферии не должны превышать соответственно 40; 50; 60; 75; 90; 110; 135; 160; 200 м. Размеры ячеек заземляющей сетки примыкающих к местам присоединения нейтралей силовых трансформаторов и короткозамыкателей к заземляющему устройству не должны превышать 6 х 6 м.
Горизонтальные заземлители следует прокладывать по краю территории занимаемой заземляющим устройством так чтобы они в совокупности образовывали замкнутый контур.
Если контур заземляющего устройства располагается в пределах внешнего ограждения электроустановки то у входов и въездов на ее территорию следует выравнивать потенциал путем установки двух вертикальных заземлителей присоединенных к внешнему горизонтальному заземлителю напротив входов и въездов. Вертикальные заземлители должны быть длиной 3-5 м а расстояние между ними должно быть равно ширине входа или въезда Расстояние между продольными и поперечными горизонтальными искусственными заземлителями не должно превышать 30 м а глубина их заложения в грунт должна быть не менее 03 м. Для снижения напряжения прикосновения у рабочих мест в необходимых случаях может быть выполнена подсыпка щебня слоем толщиной 01-02 м. (п. 1.7.90).
Для подстанций напряжением 6-1004 кВ должно быть выполнено одно общее заземляющее устройство к которому должны быть присоединены:
) нейтраль трансформатора на стороне напряжением до 1 кВ;
) корпус трансформатора;
) металлические оболочки и броня кабелей напряжением до 1 кВ и выше;
) открытые проводящие части электроустановок напряжением до 1 кВ и выше;
) сторонние проводящие части.
Вокруг площади занимаемой подстанцией на глубине не менее 05 м и на расстоянии не более 1 м от края фундамента здания подстанции или от края фундаментов открыто установленного оборудования должен быть проложен замкнутый горизонтальный заземлитель (контур) присоединенный к заземляющему устройству (п. 1.7.98.).
Искусственные заземлители могут быть из черной или оцинкованной стали или медными.
Искусственные заземлители не должны иметь окраски.
Главная заземляющая шина должна быть как правило медной. Допускается применение главной заземляющей шины из стали. Применение алюминиевых шин не допускается.
В конструкции шины должна быть предусмотрена возможность индивидуального отсоединения присоединенных к ней проводников. Отсоединение должно быть возможно только с использованием инструмента.
В местах доступных только квалифицированному персоналу (например щитовых помещениях жилых домов) главную заземляющую шину следует устанавливать открыто. В местах доступных посторонним лицам (например подъездах или подвалах домов) она должна иметь защитную оболочку - шкаф или ящик с запирающейся на ключ дверцей. На дверце или на стене над шиной должен быть нанесен знак (п. 1.7.111.).
Если здание имеет несколько обособленных вводов главная заземляющая шина должна быть выполнена для каждого вводного устройства. При наличии встроенных трансформаторных подстанций главная заземляющая шина должна устанавливаться возле каждой из них (п. 1.7.120.).
Присоединения заземляющих и нулевых защитных проводников и проводников уравнивания потенциалов к открытым проводящим частям должны быть выполнены при помощи болтовых соединений или сварки ..(п. 1.7.142.)
В данной работе рассматриваются способы построения заземляющего устройства средствами AutoCAD в 3D-пространстве.
Прежде чем приступить к выполнению заземляющего устройства в AutoCAD необходимо рассчитать нужное число вертикальных и горизонтальных заземлителей для заданного объекта. Расчет можно произвести вручную (см. приложение 1) либо используя готовые программы (например программу «Заземление» из практических занятий курса «Электробезопасность»)
Построение внешнего контура заземлителя
Упражнение 7.1. Создание внешнего контура заземлителя
Текущая ширина полилинии равна 0.0000
Следующая точка или [ДугаПолуширинадлИнаОтменитьШирина]: 1000
Следующая точка или [ДугаЗамкнутьПолуширина длИна ОтменитьШирина]: 90
Угол отслеживания: 90
Следующая точка или [ДугаЗамкнутьПолуширинадлИна ОтменитьШирина]: 50
Следующая точка или [ДугаЗамкнутьПолуширинадлИна ОтменитьШирина]:
>>Новое значение ORTHOMODE 0>:
Возобновляется команда ПЛИНИЯ.
Следующая точка или [ДугаЗамкнутьПолуширинадлИна ОтменитьШирина]: 180
Угол отслеживания: 180
Следующая точка или [ДугаЗамкнутьПолуширинадлИна ОтменитьШирина]: 100
Следующая точка или [ДугаЗамкнутьПолуширинадлИна ОтменитьШирина]: _c
Создание толщины заземлителя
Выполняется с помощью команды OFFSET ("Смещение").
Смещение можно выполнить как наружу так и внутрь контура (с помощью перемещения указателя). Приведенный ниже пример рассчитан для осуществления смещения внутрь.
Упражнение 7.2. Создание толщины заземлителя
Текущие настройки: Удалить исходные=Нет Слой=Источник OFFSETGAPTYPE=0
Укажите расстояние смещения или [ЧерезУдалитьСлой] Через>: 2
%выбрать внешний контур.
Выберите объект для смещения или [ВыходОтменить] Выход>:
(щелкнуть курсором по контуру)
%указать внутреннюю область контура
Укажите точку определяющую сторону смещения или [ВыходНесколько Отменить] Выход>:
(щелкнуть курсором внутри контура)
Выберите объект для смещения или [ВыходОтменить] Выход>:Выход>
Расчленение внутреннего контура на составляющие нам позволит использовать элементы уже созданные элементы и корректировать их для построения другого контура (внутреннего). Операцию расчленения выполним с помощью команды “Взорвать”
Упражнение 7.3. Расчленение внутреннего контура
Команда: _explode (Взорвать)
Выберите объекты для разделения на составляющие.
Выберите объекты: найдено: 1
Выберите объекты:Enter>
В версии Autocad 2009 – 2011 требуется продолжение этой команды:
[ВсеЦветСлойТип линийвЕс линийПо объектуРасчленить] Расчленить>: Р
Объект - расчленение выполнено.
Создание внутренних контуров
Упражнение 7.4. Создание 3-х внутренних контуров
) Создание дополнительных объектов
Команда: _line Первая точка: 332
Следующая точка или [оТменить]:
>>Новое значение ORTHOMODE 1>:
(Убедитесь что включен режим «орто» либо дать команду « 90»)
Возобновляется команда ОТРЕЗОК.
Следующая точка или [оТменить]: 46
Команда: _line Первая точка: 652
Команда: _trim (Обрезка)
Текущие установки: Проекция=ПСК Кромки=Без продолжения
Выберите режущие кромки
Выберите объекты или выбрать все>: найдено: 1
Выберите объекты: найдено: 1 всего: 2
Выберите объекты: найдено: 1 всего: 3
Выберите объекты: найдено: 1 всего: 4
Выберите объекты: Enter>
Выберите обрезаемый (+Shift -- удлиняемый) объект или
[ЛинияСекрамкаПроекцияКромкауДалитьОтменить]:
Рис.7.1 Обрезка объекта (на разных фонах)
) Преобразование линий в замкнутые полилинии
Создание тел в трёхмерном пространстве возможно только из замкнутых полилиний (контуров). Поэтому воспользуемся редактором полилиний (команда PEDIT) и превратим наши объекты (внутренние квадраты) в замкнутые полилинии:
Выберите полилинию или [Несколько]:
Выбранный объект - не полилиния
Сделать его полилинией? Д>
Задайте параметр: [ЗамкнутьДобавитьШирина ВершинаСгладить СПлайнУбрать сглаживаниеТиплиноБратитьОтменить]: Д
Добавлено сегментов: 3
Задайте параметр [РазомкнутьДобавитьШиринаВершинаСгладить СПлайнУбрать
сглаживаниеТиплиноБратитьОтменить]:
Задайте параметр [ЗамкнутьДобавитьШиринаВершинаСгладить СПлайнУбрать сглаживание Типлин оБратитьОтменить]: Д
Задайте параметр [РазомкнутьДобавитьШиринаВершинаСгладить СПлайнУбрать сглаживаниеТиплиноБратитьОтменить]: Enter>
(При наведении на контуры курсором они должны отображаться как единый обьект - рис. 7.2)
Рис.7. 2. Три внутренних контура (три объекта)
Создание горизонтального контура
Для создания модели горизонтального контура перейдём от плоского изображения в 3D-пространство.
Для перехода к трехмерному виду используем комбинацию Shift>+skrol>+вращение мышью.
Упражнение 7.5. Создание горизонтального заземлителя
Создание высоты контура
Перейдем в режим «3D моделирование» и используем команду Выдавить:
Текущая плотность каркаса: ISOLINES=4 Режим создания замкнутых профилей = Тело
Выберите объекты для выдавливания или [РEжим]: _MO Режим создания замкнутых
профилей [ТелоПоверхность] Тело>: _SO
Выберите объекты для выдавливания или [РEжим]: Выберите курсором внешний контур => найдено: 1
Выберите объекты для выдавливания или [РEжим]:Enter>
Высота выдавливания или [НаправлениеТраекторияУгол конусностиВыражение]: 2
Рис.7.3. Выдавливание внешнего контура
Повторим аналогичные действия со всеми внутренними прямоугольниками.
Для удобства выделения объектов выдавим каждый из них на произвольную высоту (больше 2-х мм) поскольку мы в дальнейшем будем их вычитать из внешнего контура.
Рис.7.4. Выдавленные внутренние контуры
Создание рамки горизонтального контура
Вычтем из внешнего контура внутренние прямоугольники.
Команда: _subtract => Выберите тела поверхности и области из которых будет выполняться вычитание.
Выберите тела поверхности или области для вычитания ..
Рис.7.5 Итог вычитания контуров
Создание вертикальных заземлителей
Упражнение 7.6. Создание вертикальных заземлителей
Вертикальные заземлители выполним цилиндрическими используя примитив Цилиндр:
Центр основания или [3Т2ТККРЭллиптический]: 110
Радиус основания или [Диаметр]: 0.5
Высота или [2ТочкиКонечная точка оси] 4.0000>: -40
Создание 3 D массива
Для построения остальных вертикальных заземлителей выполним операцию Размножение трёхмерным массивом. Для этого в AutoCAD имеется команда "_3darray" позволяющая создавать прямоугольные и круговые массивы объектов в трёхмерном пространстве. Она вызывается из меню Modify (Редактирование) > 3D Operation (3M массив)
Тип массива [ПрямоугольныйКруговой] П>:
Число рядов (---) 1>: 2
Число столбцов () 1>: 8
Число этажей ( ) 1>:
Расстояние между рядами (---): 48
Расстояние между столбцами (): 14
Рис.7.6 Искусственный заземлитель
Построение шин к заземлителю
Активируем кнопку «Динамическая ПСК» «Привязка»
С помощью функции динамической ПСК можно на время автоматически выровнять XY-плоскость ПСК по плоскости в модели тела при создании объектов.
Во время выполнения команды рисования выравнивание ПСК обеспечивается не использованием команды ПСК а перемещением пользовательского указателя на ребро грани. Когда выполнение команды завершается ПСК возвращается на свое предыдущее место с сохранением прежней ориентации.
Повернем модель как показано на рис.7.7:
Рис. 7.7 Исходное состояние
) Создание прямоугольника
Вызовем команду «rectang» наведем курсор на боковую грань заземлителя и начертим на грани прямоугольник:
Первый угол или [ФаскаУровеньСопряжениеВысотаШирина]:
Второй угол или [ПлощадьРазмерыпоВорот]:
Используя привязку переместим его по центру торца
Команда: _move найдено: 1
Базовая точка или [Перемещение] Перемещение>: Вторая точка или считать перемещением первую точку>: Enter>
) Выдавливание его на определенную длину создание горизонтальной шины.
Текущая плотность каркаса: ISOLINES=4 Режим создания замкнутых профилей = Тело
Выберите объекты для выдавливания или [РEжим]: _MO Режим создания замкнутых профилей [ТелоПоверхность] Тело>: _SO
Выберите объекты для выдавливания или [РEжим]: найдено: 1
Выберите объекты для выдавливания или [РEжим]: Enter>
Высота выдавливания или [НаправлениеТраекторияУгол конусностиВыражение]: 20.0
Рис.7.8. Горизонтальная шина
) Создание вертикальной шины
Высота выдавливания или [НаправлениеТраекторияУгол конусности Выражение] 20.0>:50
Рис.7.9 Вертикальная шина
Базовая точка или [Перемещение] Перемещение>: Вторая точка или считать перемещением первую точку>:
Выберите объекты для выдавливания или [РEжим]:
Высота выдавливания или [НаправлениеТраекторияУгол конусности Выражение]
Рис.7.10 Крепление шины к стене
) Создание отверстия под крепление
Команда: _circle Центр круга или [3Т2ТККР (кас кас радиус)]:
Радиус круга или [Диаметр]:0.5
Переместим окружность на центр вертикальной шины
Базовая точка или [Перемещение] Перемещение>:
Наклонные объекты с разными осевыми масштабами проигнорированы. Вторая точка или считать перемещением первую точку>:
Выдавим окружность на ширину вертикального заземлителя.
Высота выдавливания или [НаправлениеТраекторияУгол конусностиВыражение] 52>:
Выполним отверстие используя команду «Вычитание» вычтем из вертикального заземлителя нашу выдавленный цилиндр.
Команда: _subtract Выберите тела поверхности и области из которых будет выполняться вычитание.
Создадим крепление в стене (металлическую шпильку)
Радиус круга или [Диаметр] 0.4>:
Текущая плотность каркаса: ISOLINES=4 Режим создания замкнутых профилей = Тело найдено: 1
_MO Режим создания замкнутых профилей [ТелоПоверхность] Тело>: _SO
Высота выдавливания или [НаправлениеТраекторияУгол конусности Выражение] -0.6>:
) Выполнение полусферы над шпилькой которая сымитирует сварное соединение.
Центр или [3Т2ТККР]:
Радиус или [Диаметр]:
Используя команду «slice» выполним разрез шпильки.
Выберите объекты для разрезания: найдено: 1
Выберите объекты для разрезания:
Начальная точка режущей плоскости или [плоский
ОбъектПоверхностьZосьВидXYYZZX3точки] 3точки>:
Вторая точка на плоскости:
Координаты XY первой и второй точек не должны совпадать.
Третья точка на плоскости:
Укажите точку с нужной стороны или [выберите Обе стороны] Обе>:
Рис.7.11 Вид шпильки со сварным соединением
Запустив команду «_materials» откроем библиотеку материалов > выберем для заземлителя «Ржавый» для стены - «Кирпичную кладку» и перетянем их на соответствующие объекты.
Рис.7.12 Результат создания контура заземления в AutoCAD
варианта заземления
Выбрать материал стены и заземлителя шину покрасить согласно ГОСТ.
Проставить в модели габаритные размеры шин и вертикальных стержней заземлителя.
Распечатать выполненный чертёж на бумажном носителе.
Расчёт заземляющих проводников
Так как токи короткого замыкания на землю в рассматриваемых установках имеют значительные величины должна быть обеспечена термическая устойчивость заземляющих проводников. Сечения заземляющих проводников должны быть выбраны такими чтобы при протекании по ним различных токов однофазных замыканий на землю температура их за время до срабатывания основной защиты не превысила допустимой - 4000С. В соответствии с этим минимальные сечения проводников по допустимому нагреву током однофазного замыкания на землю определяются по формуле:
где Iз –установившийся ток короткого замыкания;
tп –приведенное время прохождения тока на землю;
для голых медных проводников - 195
для кабелей напряжением до 10 кВ с медными жилами - 182
для голых алюминиевых проводников и кабелей с алюминиевыми
жилами напряжением до 10 кВ - 112.
В качестве установившегося тока короткого замыкания при расчетах принимается наибольший ток проходящий через проводник при замыкании на рассматриваемом устройстве или при однофазных замыканиях на землю вне его для возможной эксплуатации схемы сети с учетом распределения тока короткого замыкания на землю между заземленными нейтралями сети.
Пример расчета заземления подстанции 110356 кВ.
Рассчитать заземлитель в двухслойной земле методом наведенных потенциалов по допустимому сопротивлению подстанции 110356 кВ в качестве естественного заземлителя предполагается использовать систему трос – опоры двух подходящих к подстанции воздушных линий электропередачи 110 кВ на металлических опорах с длиной пролета = 250 м; каждая линия имеет один стальной грозозащитный трос сечением s = 50 мм2; расчетное (с учетом сезонных колебаний) сопротивление заземления одной опоры rоп = 12 Ом; число опор с тросом на каждой линии больше 20; данные измерений сопротивления системы трос – опоры отсутствуют.
Террито-рия подстан-
Горизон-тальный электрод мм
Верти-кальный электрод
Расчетное удельное сопротивле-ние земли
Толщинаверхнего слоя земли м
Расчетный ток замыкания на землю
Рис.П1.1. Предварительная схема заземления
Для расчетов будем использовать данные указанные в таблице. Что касается сопротивления заземлителя то по требованиям ПУЭ в ЭУ более 1000В оно составляет не более 05 Ом. По условию в качестве естественного заземлителя предполагается использовать систему трос – опоры двух подходящих к подстанции воздушных линий. Его сопротивление рассчитаем по формуле
rT – активное сопротивление троса на длине одного пролета Ом:
Рассчитаем требуемое сопротивление искусственного заземлителя Rи с учетом того что Rз=05 Ом и Re=15 Ом
Составим предварительную схему заземлителя это будет контурный или распределенный тип заземлителя т.е. в виде сетки из горизонтальных полосовых и вертикальных стержневых электродов которые разместим по периметру заземлителя.
Рис. П1.2. Сетка заземлителя
По предварительной схеме определим суммарную длину горизонтальных и количество вертикальных электродов: LГ=2002 м; n=40 шт.
Расчетную модель (рис.1) заземлителя составим в виде квадратной сетки площадью S=8200м2.
Определим длину стороны модели и количество ячеек по одной стороне.
округлим данную цифру в сторону увеличения m=12.
Уточним суммарную длину горизонтальных электродов:
Длина стороны ячейки в модели м:
Расстояние между вертикальными электродами определим из формулы na=4√S:
Суммарная длина вертикальных электродов по формуле:
Относительная глубин погружения в землю вертикальных электродов:
Глубину заложения электродов в земле примем t=08 м
Относительная длина:
Определим расчетное эквивалентное удельное сопротивление грунта по формуле:
но сначала найдем значение
Т.к. 110 значение k находим по формуле:
Определим расчетное сопротивление R рассматриваемого заземлителя:
Предварительно найдем коэффициент А исходя из условия
что 0 tотн 010 0053 01 используем следующую формулу
Значение сопротивления заземлителя которое получено не превышает значение требуемого сопротивления (075 Ом).
Общее сопротивление заземлителя подстанции (с учетом сопротивления естественного заземлителя)
Определяем потенциал заземляющего устройства в аварийный период:
Данный потенциал меньше 10000В следовательно допустим.
Теперь можно более точно определиться с искусственным заземлителем.
Его необходимо выполнить из горизонтальных пересекающихся полосовых электродов сечением 4×40 мм общей длиной не менее 2354 м и вертикальных (расположенных равномерно по периметру заземлителя) стержневых в количестве не менее 40диаметром 12 мм длиной по 4 м.
Глубина погружения электродов в землю 08 м. При выполнении данных условий можно утверждать что сопротивление искусственного заземлителя даже в самых неблагоприятных природных условиях не будет превышать 048 Ом а сопротивление заземления ПС в целом - 0366 Ом что не противоречит требованиям ПУЭ (0366 Ом05 Ом).
Составим окончательную схему заземлителя
Рис.П1.3. Окончательная схема заземлителя Приложение 2
Примеры создания заземлителя для разных объектов
Рис.П2.1. Три вида отображения цеха:
а) – Вид сверху; б) - Каркас; в) – Реалистичное отображение объекта
Рис.П2.2. Подключение станка к заземляющей шине (выполняется проводом который привинчивается к заземляющей шине)
Рис.П2.3. Общий вид заземления цеха
Рис.П2.4. Выполнение повторного заземлителя для офисного здания (каркас). Основным является зануление
Рис.П2.5. Выполнение повторного заземлителя для офисного
Рис. П2.6. Заземление ПС

icon Заземление В-20 Романов 253.dwg

Заземление В-20 Романов 253.dwg
up Наверх