Расчет электрических нагрузок, компенсирующего устройства и выбор трансформаторов.

Данный цех согласно технологическому процессу относится к нормальной среде поэтому все двигатели выбираем в климатическом исполнении У3.

(У) - эксплуатация в районах с умеренным климатом.

(3) - в закрытых помещениях с естественной вентиляцией без искусственно регулируемых климатических условий, где колебания температуры и влажности воздуха и воздействие песка и пыли существенно меньше, чем на открытом воздухе, например, в металлических с теплоизоляцией, каменных, бетонных, деревянных помещениях (отсутствие воздействия атмосферных осадков и влаги, прямого солнечного света).

Мощность двигателя должна быть больше или равна мощности механизма. Выбранные двигатели и их характеристики заносим в таблицу 2.1.

5АИ132М2:

-5-пятая серия;

-А- асинхронный;

-И- унифицированная серия (интерэлектро);

-132- высота оси вращения;

-М- установочный размер по длине станины (S,M,L);

-2- число полюсов.

Составляем таблицу электроприёмников (Таблица 2.1).

Таблица 2.1

РМЦ состоит из четырёх основных помещений в которых расположены электроприёмники. Для их равномерного распределения в каждом помещении установим СП. Составим таблицу распределения электроприемников по силовым пунктам (Таблица 2.2).

Таблица 2.2

От СП-1 запитаны: токарные автоматы (3 шт.), зубофрезерные станки (3 шт.), круглошлифовальные станки (3 шт.). Общее количество электроприёмниковn=9.

А) Находим суммарную мощность электроприёмников СП-1

∑Р_ном=15*3+15*3+4*3=102кВт

Б) Находим активную среднесменную мощность СП-1.

Р_см=Р_н*К_и

для каждого электроприёмника и ∑Р_см где К_и - коэффициент использования электроприёмника (Л2 таблица 1.5.1)

Токарные автоматы: Р_см=15*0.6=9кВт(3шт.)

Зубофрезерные станки: Р_см=15*0.2=3кВт(3шт.)

Круглошлифовальные станки: Р_см=4*0.13=0.52кВт(3шт.)

∑Р_см=9*3+3*3+0.52*3=27+3+1.56=31.56кВт

В) Находим среднесменную реактивную мощность СП-1.

Q_см=Р_см*tgφ

для каждого электроприёмника и ∑Q_см

tgφ находим по cosj из характеристик двигателей (По таблице Брадиса).

Токарные автоматы: cosj=0.7=45⁰tg45⁰=1 Q_см=9*1=9кВАР

Зубофрезерные станки: cosj=0.65=49⁰tg49⁰=1.15

Q_см=3*1.15=3.45кВАР

Круглошлифовальные станки: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73

Q_см=0.52*1.73=0.9кВАР

∑Q_см=9*3+3.45*3+0.9*3=27+10.35+2.7=40.05кВАР

Г) Рассчитываем коэффициент использования СП-1:

К_и=∑Р_см/∑Р_ном=31.56/102=0.31

Д) Находим модуль сборки СП-1:

m=P_{н мах} /Р_{н мin}=15/4=3.75

Е) Находим эффективное число электроприёмников (n_э) для СП-1

m=3.75˃3 К_и=0.31˃0.2 =>

n_э=2∑Р_н / Р_{н мах}=2*102/15=13.6

n_э=13.6 n=9 => n_э˃n принимаем n_э=n=9

Ж) Определяем расчётную активную мощность СП-1:

Р_р=∑Р_см*К_мах

Коэффициент максимум (К_мах) по таблице (Л2 таблица 1.5.3) при К_и=0.31 и n_э=9 будет=1.65К_мах=1.65

Р_р=31.56*1.65=52.07кВт

З) Находим расчётную реактивную мощность СП-1:

Q_р=∑Q_см*К^'_мах

К_и˃0.2 n_э<10 => К^'_мах=1.1 (Л1 стр. 22).Q_р=40.05*1.1=44.05кВАР

И) Находим полную мощность СП-1:

= =

= = =68.2кВА

К) Находим расчётный ток СП-1:

I_р=S_р / *U=68.2/1.73*0.38=68.2/0.66==103.3А

Для СП-1 выбираем распределительный шкаф ШРС1-54У3 (http://permspetskom.ru) с вводным рубильником 320А на 8 отходящих линий. Круглошлифовальные станки объединяем в одну группу и запитываем шлейфом.

Рассчитываем ток плавких вставок:

I_ном.пв≥ I_ном.дв

При этом вставка не должна сработать при пусковом токе двигателя:

I_ном.пв≥ I_пуск/a

Где а- коэффициент перегрузки: для лёгкого пуска 2.5, для тяжёлого пуска 1.6-2.(Л7 стр. 14)

I_ном.пв≥ 216/2.5=86А

выбираем вставку (ПН2-100) на 100А (3 группы).

Зубофрезерный станок(лёгкий пуск):

I_ном.пв≥ 216/2.5=86А

выбираем вставку (ПН2-100) на 100А (3 группы).

Круглошлифовальные станки(лёгкий пуск):

I_ном.дв=8.1объединены в одну группу I_ном.дв=8.1*3=24.3А. I_пуск=60.75 рассчитываем по I_пуск одного двигателя +.I_ном. двух двигателей.

I_ном.пв≥ (60.75+8.1*2)/2.5=30.8А

выбираем вставку (НПН2-60) на 31.5А(1 группа).

Остальные СП рассчитываются аналогично.

От СП-2 питаются: сварочные агрегаты (3 шт.) ПВ=40%; вентиляторы (2 шт.); кран мостовой (1 шт.) ПВ=60%. Общее число эл. приёмниковn=6.

А) Приводим Р_н сварочных агрегатов к ПВ=100%:

Р_н=Р_пасп* (Л2 стр. 23).

Р_н=10* =10*0.63=6.3кВт

Б) Приводим Р_н мостового крана к ПВ=100%:

Р_н=Р_пасп*

Р_н=25* =25*0.77=19.25кВт

В) Находим суммарную мощность электроприёмников СП-2:

∑Р_ном=6.93*3+55*2+19.25=20.79+110+19.25=150.04кВт

Г) Находим активную среднесменную мощность СП-2:

Р_см=Р_н*К_и

для каждого электроприёмника и ∑Р_см

сварочные агрегаты: 6.3*0.3=1.89кВт

вентиляторы: 55*0.8=44кВт

кран мостовой: 19.25*0.1=1.93кВт

∑Р_см=1.89*3+44*2+1.93=95.6кВт

Д) Находим среднесменную реактивную мощность СП-2:

Q_см=Р_см*tgφ

для каждого электроприёмника и ∑Q_см

сварочные агрегаты: cosj=0.4=66⁰tg66⁰=2.25 Q_см=1.89*2.25=4.25кВАР

вентиляторы: cosj=0.8-0.85=32⁰tg32⁰=0.62 Q_см=44*0.62=27.28кВАР

кран мостовой: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73 Q_см=1.93*1.73=3.3кВАР

∑Q_см =4.25*3+27.28*2+3.3=12.75+54.56+3.3=70.61кВАР

Е) Рассчитываем коэффициент использования СП-2:

К_и=∑Р_см/∑Р_ном=95.6/150.04=0.63

Ж) Находим модуль сборки СП-2:

m=P_{н мах} / Р_{н мin}=55/6.3=8.7

З) Находим эффективное число электроприёмников (n_э) для СП-2:

m=8.7˃3 К_и=0.63˃0.2(Л2 стр. 25 табл. 1.5.2)

n_э=2∑Р_н / Р_{н мах}=2*150.04/55=5.45

И) Определяем расчётную активную мощность СП-2:

Р_р=∑Р_см*К_мах

Коэффициент максимум (К_мах) по графику (Л4 стр. 84) при К_и=0.63 и n_э=5.45 будет=1.3 К_мах=1.3 Р_р=95.6*1.3=124.3кВт

К) Находим расчётную реактивную мощность СП-2:

Q_р=∑Q_см*К^'_мах

К_и˃0.2 n_э<10 => К^'_мах=1.1

Q_р=70.61*1.1=77.67кВАР

Л) Находим полную мощность СП-2:

= =

= = =146.6кВА

М) Находим расчётный ток СП-2:

I_р=S_р / *U

I_р =146.6/1.73*0.38=146.6/0.66=222А

Для СП-2 выбираем распределительный шкаф ШРС1-57У3 с вводным рубильником 320А на 6 отходящих линий.

Рассчитываем ток плавких вставок:

I_ном.пв≥I_ном.дв

При этом вставка не должна сработать при пусковом токе двигателя:

I_ном.пв≥ I_пуск/a

Где а- коэффициент перегрузки: для лёгкого пуска 2.5, для тяжёлого пуска 1.6-2.

Сварочный агрегат:

I_ном=Р_н/ *U=10/1.73*0.38=10/0.66=15.15А

I_ном.пв≥1.2*I_ном* = 1.2*15.15*0.63=11.45А (Л1 стр.133)

выбираем вставку (НПН2-60) на 16А (3 группы)

I_ном.пв≥750/2.5=300А

выбираем вставку (ПН2-400) на 315А (2 группы).

Кран мостовой:

Для мостового крана выбираем троллеи из угловой стали: режим работы примем средний=˃коэффициент спроса(К₃₀) = 0.5(Л1 стр.217).

I_макс= /(√3*U_н)

где Р_пот=Р_н/ƞ=25/0.875=28.57кВт

I_макс= /(1.73*0.38)=45.547/0.675=69.3А

ΔU=√3*R*cosj*I_пуск*L.

I_пуск примем=I_макс=69.3А, L=24м=0.024км.

ΔU=1.73*1.01*0.5*69.3*0.024=1.45В

что меньше допустимых 5% =˃ подпитка не требуется.

Вводной рубильник для троллеев выбираем ВР 32-31 А70220 100А

По I_макс=69.3А выбираем предохранитель (ПН2-100) на 80А

Рассчитываем СП-3.

От СП-3 запитаны: строгальные станки (3 шт.), фрезерные станки (4шт.), расточные станки (3 шт.) кран мостовой (1 шт.). Общее количество электроприёмниковn=11.

А) Приводим Р_н мостового крана к ПВ=100%:

Р_н=Р_пасп*

Р_н=25* =25*0.77=19.25кВт

Б) Находим суммарную мощность электроприёмников СП-3:

∑Р_ном=15*3+11*4+15*3+19.25=45+44+45+19.25=153.25кВт

В) Находим активную среднесменную мощность СП-3:

Р_см=Р_н*К_и

для каждого электроприёмника и ∑Р_см

строгальные станки: 15*0.14=2.1кВт

фрезерные станки: 11*0.14=1.54кВт

расточные станки: 15*0.14=2.1кВт

кран мостовой: 19.25*0.1=1.93кВт

∑Р_см=2.1*3+1.54*4+2.1*3+1.93=6.3+6.16+6.3+1.93=20.69кВт

Г) Находим среднесменную реактивную мощность СП-3:

Q_см=Р_см*tgφ

для каждого электроприёмника и ∑Q_см

строгальные станки: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73 Q_см=2.1*1.73=3.63кВАР

фрезерные станки: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73 Q_см=1.54*1.73=2.66кВАР

расточные станки: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73 Q_см=2.1*1.73=3.63кВАР

кран мостовой: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73 Q_см=1.93*1.73=3.3кВАР

∑Q_см =3.63*3+2.66*4+3.63*3+3.34=10.89+10.64+10.89+3.3=35.72кВАР

Д) Рассчитываем коэффициент использования СП-3:

К_и=∑Р_см/∑Р_ном=20.69/153.25=0.13

Е) Находим модуль сборки СП-3:

m=P_{н мах} / Р_{н мin}=19.25/11=1.75

Ж) Находим эффективное число электроприёмников (n_э) для СП-3:

m=1.75<3 => n_э=n=11

Р_р=∑Р_см*К_мах

Коэффициент максимум (К_мах) по графику при К_и=0.13 и n_э=11 будет=2.08

К_мах=2.08

Р_р=20.69*2.08=43.04кВт

И) Находим расчётную реактивную мощность СП-3:

Q_р=∑Q_см*К^'_мах

К_и<0.2 n_э˃10 => К^'_мах=1

Q_р=35.72*1=35.72кВАР

К) Находим полную мощность СП-3:

= =

= = =55.96кВА

Л) Находим расчётный ток СП-3:

I_р=S_р / *U

I_р =55.96/1.73*0.38=55.96/0.66=84.79А

Для СП-3 выбираем распределительный шкаф ШРС1-55У3 с вводным рубильником 320А на 5 отходящих линий.

Рассчитываем ток плавких вставок:

I_ном.пв≥ I_ном.дв.

При этом вставка не должна сработать при пусковом токе двигателя:

I_ном.пв≥ I_пуск/a

Где а- коэффициент перегрузки: для лёгкого пуска 2.5, для тяжёлого пуска 1.6-2

Строгальные станки:

объединяем в одну группу и запитываем шлейфом I_{ном. дв}=28.8А.; I_пуск=216 рассчитываем по I_пуск одного двигателя +.I_ном.*2.

I_ном.пв≥ (216+57.6)/2.5=109А

Фрезерные станки:

объединяем в одну группу и запитываем шлейфом I_{ном. дв}=21.1А.; I_пуск=158.25 рассчитываем по I_пуск одного двигателя +.I_ном.*3.

I_ном.пв≥ (158.25+63.3)/2.5=88.6А

вставка (ПН2-250) на 100А (1 группа).

Расточные станки:

объединяем в одну группу и запитываем шлейфом I_{ном. дв}=28.8А.; I_пуск=216 рассчитываем по I_пуск одного двигателя +.I_ном.*2.

I_ном.пв≥ (216+57.6)/2.5=109А

вставка (ПН2-250) на 125А (1 группа).

Рассчитываем СП-4.

От СП-4 запитаны: однофазные заточные станки (3 шт.), однофазные сверлильные станки (2 шт.), токарные станки (6 шт.) плоскошлифовальные станки (2 шт.). Общее количество электроприёмниковn=13.

А) Приводим однофазные электроприёмники к трёхфазной системе: заточных станков 3 шт. значит на каждой фазе будет по 3кВт; сверлильных станков 2 шт. значит на двух фазах будет по 4кВт, а на одной 0кВт. На наиболее загруженной фазе 3+4=7кВт.

∑Р_{н оф эп}=Р_{н мах}*3=7*3=21кВт(Л2 стр. 23)

Б) Находим суммарную мощность электроприёмников СП-4:

∑Р_ном=21+11*6+11*2=21+66+22=109кВт

В) Находим активную среднесменную мощность СП-4:

Р_см=Р_н*К_и

для каждого электроприёмника и ∑Р_см

однофазные электроприёмники: 21*0.14=2.94кВт

токарные станки: 11*0.14=1.54кВт

плоскошлифовальные станки: 11*0.14=1.54кВт

∑Р_см=2.94+1.54*6+1.54*2=2.94+9.24+3.8=15.26кВт

Г) Находим среднесменную реактивную мощность СП-4:

Q_см=Р_см*tgφ

для каждого электроприёмника и ∑Q_см

однофазные электроприёмники: cosj=0.5=60⁰ tg60⁰=1.73

Q_см=2.94*1.73=5.08кВАР

токарные станки: cosj=0.5=60⁰tg60⁰=1.73 Q_см=1.54*1.73=2.66кВАР

плоскошлифовальные станки: cosj=0.5=60⁰ tg60⁰=1.73

Q_см=1.54*1.73=2.66кВАР

∑Q_см =5.08+2.66*6+2.66*2=5.08+15.96+5.32=26.36кВАР

Д) Рассчитываем коэффициент использования СП-4:

К_и=∑Р_см/∑Р_ном=15.26/109=0.14

Е) Находим модуль сборки СП-4:

m=P_{н мах} / Р_{н мin}=21/11=

Ж) Находим эффективное число электроприёмников (n_э) для СП-4:

m=1.9<3 =>n_э=n=13

З) Определяем расчётную активную мощность СП-4:

Р_р=∑Р_см*К_мах

Коэффициент максимум (К_мах) по графику при К_и=0.14 и n_э=13 будет=1.92

Р_р=15.26*1.92=29.3кВт

И) Находим расчётную реактивную мощность СП-4:

Q_р=∑Q_см*К^'_мах

К_и<0.2 n_э˃10=>К^'_мах=1

Q_р=26.36*1=26.36кВАР

К) Находим полную мощность СП-4:

= =

= = =39.41кВА

Л) Находим расчётный ток СП-4:

I_р=S_р / *U

I_р=39.41/1.73*0.38=39.41/0.66=59.71А

Для СП-4 выбираем распределительный шкаф ШРС1-51У3 с вводным рубильником 200А на 5 отходящих линий.

Рассчитываем ток плавких вставок:

I_ном.пв≥ I_ном.дв.

При этом вставка не должна сработать при пусковом токе двигателя:

I_ном.пв≥ I_пуск/a

Где а- коэффициент перегрузки: для лёгкого пуска 2.5, для тяжёлого пуска 1.6-2

Однофазные заточные станки распределяем в одной группе по одному на каждой фазе (А,В,С).I_ном.дв=10.7А.;I_пуск=80.25А.

I_ном.пв≥ 80.25/2.5=32.1А

вставка (ПН2-100) на 40А.

Однофазные сверлильные станки распределяем в одной группе по одному на фазах (А и С).I_ном.дв=14А.;I_пуск=105А.

I_ном.пв≥ 105/2.5=42А

вставка (ПН2-100) на 50А.

Шесть токарных станков делим на две группы по три станка в каждой. Каждую группу запитываем шлейфом, по три станка.

(I_пуск +2*I_ном.)/2.5.

I_ном.дв=21.1А.;I_пуск=158.25А.

I_ном.пв≥ (158.25+2*21.1)/2.5=200.45/2.5=80.18А

вставка (ПН2-100) на 100А (две группы).

Плоскошлифовальные станки объединяем в одну группу и запитываем шлейфом

(I_пуск + I_ном.)/2.5

I_ном.дв=21.1А.; I_пуск=158.25А.

вставка (ПН2-100) на 80А.

Рассчитываем суммарную реактивную мощность РМЦ на стороне 0.4кВ без компенсации:

∑Q_р=Q_{р СП-1}+Q_{р СП-2}+Q_{р СП-3}+Q_{р СП-4.}

∑Q_р=44.05+77.67+35.72+26.36=183.8кВАР.

Рассчитываем суммарную активную мощность РМЦ на стороне 0.4кВ без компенсации:

∑Р_р=Р_{р СП-1}+Р_{р СП-2}+Р_{р СП-3}+Р_{р СП-4.}

∑Р_р=52.07+124.3+43.04+29.3=221.7кВТ.

Рассчитываем нагрузку по РМЦ на стороне 0.4кВ без компенсации: S_р= .

S_р= = = =288кВА.

Рассчитываем ток по РМЦ на стороне 0.4кВ без компенсации:

I_р=S_р / *U

I_р=288/1.73*0.38=288/0.66=436.4А

Результаты расчётов по СП-1; СП-2; СП-3 и СП-4 заносим в сводную таблицу расчётных нагрузок (Таблица 2.3).

Выбранные распределительные шкафы заносим в таблицу выбора распределительных шкафов (Таблица 2.4).

Таблица 2.3

продолжение таблицы 2.3

ЭП	n	Руст кВт	∑Рн кВт	Ки	cosj	tgφ	Рсм кВт	Qсм кВАР	m	nэ	Кмах	Qр кВАР	Рр кВт	Sр кВА	Iр А
заточные станки		1хФ	3хФ	0.14	0.5	1.73	2.94	5.08
Сверлильные станки		1хФ	0.14	0.5	1.73	2.94	5.08
Токарные станки				0.14	0.5	1.73	1.54	2.66
Плоскошлифо-вальные станки				0.14	0.5	1.73	1.54	2.66
Итого по СП-4				0.14	0.5	1.73	15.26	26.36	1.9		1.92	26.36	29.3	39.41	59.71
Итого по НН 1 Без компенсации 2 С компенсацией				0.33	0.77	0.81	146.8	197.5				183.8	221.7		436.4
				0.94									235.3	356.5
Потери в тр-ре 1 Ак-тивные 2 Реак-тивные	ΔР=2%Sтр
Δ =10%Sтр

tgφ=∑Q_см/∑Р_см:

СП-1=40.05/15.26=2.62=˃cosj=0.34

СП-2=70.61/95.6=0.74=˃cosj=0.8

СП-3=35.72/20.69=1.73=˃cosj=0.5

СП-4=26.36/15.26=1.73=˃cosj=0.5

РМЦ cosj=0.77=˃tgφ=0.81.

К_{и РМЦ=}∑Р_{см РМЦ}/∑Р_{н РМЦ}=146.8/439.5=0.33.

Силовые шкафы могут комплектоваться различным по мощности числом отходящих групп в зависимости от индивидуального заказа.