Розрахунок електричних навантажень електричного кола живильної трифазні асинхронні двигуни -
1 Розрахунок електричних навантажень за методом коефіцієнта максимуму.
1.1 Розрахунок середньозмінної навантаження.
1.1.1 Розрахунок активної середньозмінної навантаження.
1.1.2 Розрахунок реактивної середньозмінної навантаження.
1.1.3 Розрахунок середньозважених значень Кі. cosφ.
1.2 Розрахунок ефективного числа електроприймачів.
1.3 Розрахунок максимального навантаження.
1.3.1 Розрахунок активної максимального навантаження.
1.3.2 Розрахунок реактивної максимального навантаження.
1.3.3 Розрахунок повної максимальної потужності.
1.4 Визначення розрахункового струму.
1.5 Розрахунок повної потужності і розрахункового струму з урахуванням компенсації реактивної потужності.
2 Вибір обладнання.
2.1 Вибір трансформатора.
3 Вибір провідників
4 Перевірка ліній по втраті напруги
5 Визначення втрат потужності та електроенергії в трансформаторі і в лінії.
5.1 Втрати в трансформаторі.
5.1.1 Втрати активної електроенергії.
5.1.2 Втрати реактивної електроенергії.
5.1.3 Втрати потужності.
5.2 Втрати електроенергії в лінії.
6 Вибір апаратури захисту.
6.1 Вибір захисту для одиночних електроприймачів.
6.2 Вибір захисту для групових електроприймачів.
6.3 Вибір захисту для конденсаторних установок.
На рис. 1 приведена радіальна схема цехової електричної мережі, від якої живляться трифазні асинхронні двигуни, які використовуються для приводу різних виробничих механізмів. За призначенням електродвигуни розділені на чотири однорідні групи, кожна з яких підключена до окремого силового розподільного пункту (СП).
Відомості про характер виробництва, видах механізмів і режимів їх роботи, в яких використовуються електродвигуни за окремими варіантами, наведені в табл. 1. Число, тип і потужність двигунів по кожному варіанту вказані в табл. 2. У табл. 3 дані рекомендації по конструктивному виконанню електричної мережі.
Номінальна напруга на шинах РП для непарних варіантів дорівнює 6 кВ і для парних варіантів - 10 кВ.
1. Визначити за методом коефіцієнта максимуму електричне навантаження цехового трансформатора і всіх, зазначених у схемі ліній.
2. Вибрати цехової трансформатор і виписати його технічні дані з довідника (див. Додаток, або будь-який електротехнічний довідник).
3. Вибрати марки проводів і кабелів усіх ліній і визначити їх перетин по нагріванню розрахунковим струмом.
4. Прийнявши напруга на вторинній стороні ТП незмінним і рівним 400 В, визначити втрату напруги від шин ТП до найвіддаленішого електродвигуна і зробити висновок про відповідність перетинів обраних проводів і кабелів допустимої втрати напруги.
5. Визначити втрати потужності та електроенергії в цеховому трансформаторі і в одній з ліній, що живлять силові розподільні пункти (взяти довільно).
6. Виконати заходи щодо максимально можливої компенсації реактивної потужності (РМ). За джерело РМ прийняти батареї статичних конденсаторів. З урахуванням компенсації РМ уточнити параметри обраного електрообладнання по п. 3 і 4, а також розрахунки по п. 5.
7. Зробити висновки за розрахунками, а також вибору обладнання.
Вважати, що цех працює в три зміни, трансформатор включений цілий рік.
Мал. 1. Радіальна розрахункова схема.
1 Розрахунок навантажень за методом коефіцієнта максимуму
1.1 Розрахунок середньозмінної навантаження.
1.1.1 Розрахунок активної середньозмінної навантаження.
де Рсм - середнє навантаження за максимально завантажену зміну, кВт
Рн - сумарна номінальна активна потужність груп ЕП, наведена для ЕП з повторно-короткочасним режимом до ПВ = 100%, кВт
Кі - коефіцієнт використання активної потужності (з програми).
Формула приведення повторно-короткочасного режиму до тривалого
Наведемо потужність електроприймачів до тривалого режиму згідно формули (2), для груп СП1, СП2, СП3. ПВ = 25%. Звідси:
За формулою (1) розрахуємо середнє навантаження на СП-1:
Аналогічно зробимо розрахунок для інших силових пунктів, дані зведемо
Розрахунок середнього навантаження
1.3.1 Розрахунок активної максимального навантаження
У разі п.1.2.2 розрахунок максимального навантаження ведеться за формулою
де Рр - розрахункова максимальне навантаження, кВт
За формулою (11) розрахуємо максимальне навантаження для СП-2 і СП-3:
У випадках відмінних від п. 1.2.2, розрахунок максимального навантаження ведеться за формулою
де Км - коефіцієнт максимуму, вибираємо з додатка.
Для РП вибираємо Км = 1,65 при nе = 9 і Ки = 0,3 і за формулою (12) знайдемо розрахункову потужність
Аналогічно розрахуємо для інших груп, дані занесемо в таблицю 7.
У разі п.1.2.2 розрахунок реактивної максимального навантаження ведеться за формулою
За формулою (13) розрахуємо максимальне навантаження для СП-2 і СП-3:
У випадках відмінних від п. 1.2.2 розрахунок максимальної реактивної навантаження ведеться за формулою:
де Qр - розрахункова реактивна потужність; кВАр
Розрахуємо максимальну реактивну навантаження для РП за формулою (14)
Аналогічно розрахуємо навантаження для СП-1 і СП-4, дані зведемо в таблицю 8.
Максимальна реактивна навантаження
4 Перевірка ліній по втраті напруги
Перевірку проведемо для самого віддаленого споживача, тому що якщо величина падіння напруги самого віддаленого споживача буде відповідати нормам, то і для інших споживачів величина падіння напруги буде в нормі.
Діапазон допустимих напруг споживача 418 ... 361В.
Напруга на вторинній обмотці трансформатора 400В.
Розрахунок проведемо для споживачів СП-1.
де r - активний опір лінії, Ом;
x - реактивний опір лінії, Ом;
n - кількість ділянок
де r0 - питомий активний опір лінії, Ом / км;
l - довжина лінії, км;
де х0 - питомий реактивний опір лінії, Ом / км [табл.П2.3 стр.513 [1]];
де γ - питомий опір матеріалу провідника,;
S - переріз провідника, мм 2;
Опір на ділянці ТП - РП-0.4
Розрахуємо опір одного кабелю за формулами (25), (26) і (27):
Лінія складається з двох кабелів, тому опір лінії складається з паралельно з'єднаних опорів.
Опір на ділянці РП-0.4 - СП-2
Розрахуємо опір одного кабелю за формулами (25), (26) і (27):
Лінія складається з трьох кабелів, тому опір лінії складається з паралельно з'єднаних опорів
Опір на ділянці СП-2 - СП-1
Розрахуємо опір двох кабелів за формулами (25), (26) і (27):
Лінія складається з двох кабелів, тому опір лінії складається з паралельно з'єднаних опорів.
Опір на ділянці СП-1 - ЕП
Розрахуємо опір одного кабелю за формулами (25), (26) і (27):
Розрахуємо падіння напруги по формулі (24) для ділянки від СП-1 до споживача.
Аналогічно розрахуємо падіння напруги для інших ділянок, дані занесемо в таблицю 14.
Величина падіння напруги
Напруга на споживача згідно з формулою:
Розрахунки показують, що трансформатор розміщений нераціонально. Його необхідно розмістити поблизу РП-0.4, на відстані 200 м, з'єднавши їх відкрито прокладених проводом ПВ 6 (1х150) з Iдоп = 880А, розрахуємо за формулами (25), (26) і (27) опірділянки від ТП до РП,
Лінія складається з двох проводів, тому опір лінії складається з паралельно з'єднаних опорів
Напруга на споживача згідно з формулою (28):
Отже, напруга на споживача в межах норми.
5 Визначення втрат потужності та електроенергії в цеховому трансформаторі і в одній з ліній, що живлять силові розподільні пункти
5.1 Втрати в трансформаторі.
5.1.1 Втрати активної електроенергії в трансформаторі
де ΔРхх - втрати потужності холостого ходу;
ΔРкз - втрати потужності короткого замикання.
Отримуємо втрати в трансформаторі.
5.1.2 Втрати реактивної електроенергії в трансформаторі
Де τ - річне час максимальних втрат, ч
КЗ - коефіцієнт завантаження трансформатора
5.1.3Потері потужності в трансформаторі
5.2 Втрати електроенергії в лінії від РП до СП-4
Опір на ділянці РП-0.4 - СП-4
Розрахуємо опір одного кабелю за формулами (25), (26) і (27):
- питомий активний опір;
Ом - еквівалентний опір лінії.
У тих випадках, коли заданим є лише максимум навантаження, навантажувальні втрати при числі фаз n = 3 визначаються за виразом:
6 Вибір апаратури захисту
Для захисту електродвигунів застосуємо автоматичні вимикачі фірми АВВ серії Tmax, T2, вони оснащені термомагнітними расцепителями TMD (має регульовану уставку для теплової і фіксовану уставку для електромагнітної захисту.) Для захисту розподільних мереж застосуємо автоматичні вимикачі фірми АВВ серії Tmax, T4і Т5, вони оснащені тільки електромагнітним расцепителем з регульованим порогом спрацьовування.
Для вибору автоматів скористаємося [стор.2 / 4, [3]].
Вибір автоматів проводиться з урахуванням таких вимог:
Номінальна напруга автомата, В:
Номінальний струм автомата, А:
Номінальний струм розчеплювача, А:
6.1 Вибір захисту для одиночних електроприймачів
Номінальний струм електромагнітного розчеплювача, А:
де Iпуск - пусковий струм двигуна.
Кн - коефіцієнт надійності, що враховує неточності у визначенні максимального короткочасного струму і розкид характеристик електромагнітних расцепителей, береться рівним 1,5 для автоматів серії А3700 і 1,25 для інших автоматів.
Захист одиночних електроприймачів.
6.3 Вибір захисту конденсаторних установок
Конденсаторні установки захищаємо автоматами з відсіченням.
Захист виконаємо автоматом T2L 160 FF з Iн = 160А і Iем.р = 1600.
Висновок по роботі:
При вивченні курсу «Електроенергетика» отримані теоретичні знання з питань проектування систем електропостачання, які застосовані в даній розрахунковій роботі.
1 Федоров Анатолій Анатолійович, Старкова Лариса Євгенівна. Навчальний посібник для курсового і дипломного проектування по електропостачанню промислових підприємств: Учеб. посібник для вузів. - М. Вища школа, 1987. - 368 с. мул
4 ГОСТ 2.105-95 «Загальні вимоги до текстових документів»
5 Довідник по електричним машинам. Том 1. Вища школа. Київ. тисяча дев'ятсот вісімдесят-вісім
6. Князевський Борис Олександрович, Ліпкин Борис Юлійович. Електропостачання промислових підприємств: Учеб. для студ. вузів по спец. «Електропривод і автоматизація промислових установок» - 3-е изд. перераб. і доп. - М. Вища. шк. 1986. - 400 с. мул