ВВЕДЕНИЕ

 

     Основой технического прогресса во всех отраслях народного хозяйства является опережающее  развитие электроэнергетики. В общем  виде электрическая система состоит  из генераторов, распределительных  устройств, подстанций, линий электропередач и потребителей электрической энергии.

     Любой элемент сложной и развивающейся  электрической системы должен удовлетворять  значительному количеству производственных требований и эксплуатационных норм. При этом должны одновременно обеспечиваться экономические и экологические условия. В качестве локальных критериев при проектировании, монтаже и эксплуатации любого элемента электрических систем могут использоваться такие показатели как:

     - минимум приведенных затрат

     - максимальная производительность

     - качество энергии

     - надежность функционирования

     - минимум расхода цветного металла

     - минимум потерь электроэнергии

     - унификация применяемого оборудования.

     I РАЗДЕЛ

     РАСЧЕТ  ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ НАГРУЗОК ЦЕХА. ВЫБОР  ЧИСЛА И МОЩНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

 

     Существуют  основные и вспомогательные методы расчета электрических нагрузок.

     К основным методам относятся: Метод  коэффициента спроса, статистический метод расчета нагрузок, метод  определения расчетной нагрузки по средней мощности и коэффициенту формы, а так же метод упорядоченных  диаграмм, который применяется при расчете курсового проекта.

     По  методу упорядоченных диаграмм расчетную активную нагрузку приемников электроэнергии на всех ступенях питающих и распределительных сетей (включая трансформаторы и преобразователи) определяют по средней мощности и коэффициенту максимума из выражения:

     

     Значение  коэффициента максимума зависит  от коэффициента использования К_а,и данной группы приемников и эффективного числа приемников n_эф. Под эффективным числом приемников группы различных по номинальной мощности и режиму работы приемников понимают число однородных по режиму работы приемников одинаковой мощности, которое обуславливает ту же расчетную нагрузку, что и данная рассматриваемая группа различных по номинальной мощности и режиму работы приемников:

     

     Коэффициент максимума можно определять по кривым или таблице.

     Расчетную реактивную нагрузку по этому методу принимают равной:

     При n_эф ≤ 10  Q_р = 1,1 Q_ср,м;

     При  n_эф > 10  Q_р = Q_ср,м.

     В методе упорядоченных диаграмм принята  допустимая для инженерных расчетов погрешность, равная 10%. Однако на практике применение этого метода обуславливает погрешность 20 – 40 %, и поэтому применение его требует тщательного анализа исходных данных и результатов расчета.

     К вспомогательным методам расчета  относят: метод удельного расхода энергии на единицу продукции, метод удельной нагрузки на единицу производственной площади.

     Все электроприемники классифицируются по режимам работы на 3 вида: длительный (ДР), повторно – кратковременный (ПКР), кратковременный режимы (КР).

     В длительном режиме электрические машины и аппараты могут работать длительное время без превышения температуры отдельных частей машины или аппарата выше допустимой; при этом условии обеспечивается безаварийная работа электроустановок. Поэтому в паспорте электроприемников, трансформаторов и генераторов электрических станций указывается значение номинальной (установленной) мощности, которая гарантирует сохранность изоляции от перегрева.

     В продолжительном режиме работают электроприводы большинства насосов, компрессоров, вентиляторов, механизмы непрерывного транспорта, нагревательные печи.

     В повторно - кратковременном режиме кратковременные периоды работы механизма чередуются с паузами. При это рабочие периоды не настолько длительны, чтобы превышении температуры нагрева электроустановок над температурой окружающей среды t могло быстро достигнуть установившегося значения t_уст., а во время пауз электроустановка не успевает охлаждаться до температуры окружающей среды. В результате многократных приемов температура электроустановки достигает некоторой средней установившейся величины t_ср.

     В повторно-кратковременном режиме работают электроприводы механизмов подъемно-транспортных машин, приводы прокатных станов, электросварочные аппараты для точечной сварки.

     Он  характеризуется небольшими по времени периодами работы и длительными паузами с отключением электроприемника от сети. Иначе говоря, период работы имеет столь ограниченную продолжительность, что превышение температуры окружающей среды не успевает достигнуть предельных значений, а продолжительность пауз между периодами работы столь велика, что электрооборудование успевает охладиться до температуры окружающей среды.

     В кратковременном режиме работают вспомогательные  механизмы металлорежущих станков, электроприводы различных заслонок, задвижек, где пауза значительно превышает длительность периода работы. 

     Исходные  данные

     - Категория электроснабжения 2

     - Площадь цеха (S) 550 м²

     - Номера электроприемноков: 2-14-19-21-24-27-28

     - Требуемый коэффициент загрузки 0,7

Таблица 1

     Технические данные электроприемников 

 

     Расчеты

     По  таблице 1 по номерам находятся нужные электроприемники и разбиваются  на группы6 3-фазный ДР, 3-фазный ПКР, 1-фазный ПКР, ОУ. Выбираются виды РУ: ШМА, РП, ЩО.

     Исходя  из понятия категории ЭСН – 2, составляется схема ЭСН с учетом распределения нагрузки.

     Так как потребитель 2 категории ЭСН, то ТП – двухтрансформаторная.

     Так как трансформаторы должны быть одинаковые, нагрузка распределяется по секциям  примерно одинаково, а поэтому принимаются  следующие РУ: РП 1 (для 3-фазного ПКР), РП 2 (для 1-фазного ПКР), ЩО, ШМА 1 и ШМА 2 (для 3-фазного ДР).

     Такой выбор позволит уравнять нагрузки на секциях и сформировать схему  ЭСН (см. рис. 1).

     Нагрузки 3-фазного ПКР приводятся к длительному  режиму:

                                                        Р_н = Р_п                                                                         (1)                

     Р_{н 24} = 10

= 10 ∙ 0,77 = 7,7 кВт

     Нагрузка 1-фазного ПКР, включенная на линейное напряжение, приводится к длительному  режиму и к условной 3-фазной мощности:

                                                   Р_н = S_н cos φ

                                        (2)

     Р_{н 27} = 14 ∙ 0,55 ∙

= 3,85 кВт

                                          Р_В = Р_ф.нб. =

= 2 Р_н                                                    (3)

     Р_В = Р_ф.нб. =

=2 Р_{н 27} = 2 ∙ 3,85 = 7,7 кВт

                                      Р_А = Р_С = Р_ф.нм. =

= 1,5 Р_н                            (4)

     Р_А = Р_С = Р_ф.нм. =

= 1,5 Р_н = 1,5 ∙ 3,85 = 5,8 кВт

                                                  Н =

∙ 10²                                          (5)

     Н =

∙ 10² = 32,8% > 15%, тогда

                                       Р_у⁽³⁾ =3Р_ф.нб.⁽¹⁾ = 3 ∙ 7,7 = 23,1 кВт                         (6)

     Определяется  методом удельной мощности нагрузка ОУ:

                                   Р_ОУ = Р_удS = 10 ∙ 550 ∙ 10^-10 = 5,5 кВт                       (7)

Распределим нагрузки по секциям (см. табл. 2).

Таблица 2

     Распределение нагрузки по секциям