Определение электрических нагрузок от силовых потребителей

Глава ВКР: Электрооборудование и электрохозяйство производственного корпуса машиностроительного завода


Мавлоназаров, М. А. 2019 год

Технологическое оборудование (ТО), размещенное в производственном корпусе, относится к 2 категории надежности электроснабжения. Наиболее энергоемким технологическим оборудованием являются литьевые машины. Габаритные размеры помещения А х В х Н = 156 х 57 х 15 м. Высота потолка 15 метров. Расстояние между ГПП и ТП 250 метров. Мощности технологического оборудования (Pпасп) для единицы ТО представлены в таблице 1. Таблица 1- Состав технологического оборудования производственного корпуса № п/п Наименование электрооборудования Номинальная мощность, Рпасп, кВт 1 2 3 1 Станок зубонарезной 10 Продолжение таблицы 1 2 Винторезный станок 20 3 Фрезерный станок ЧПУ 30 4 Торцевой шлифовальный станок 5 5 Инструментальный стол 5 6 Радиально-сверлильный станок 20 7 Электроэрозионный станок 50 8 Сварочный участок 142,2 9 Маркировочный пресс 50 10 Установка контроля 15 11 Очистительная станция 10 12 Станок бесцентрошлифовальный 2 13 Подставка технологическая 2 14 Термическая печь 532 15 Фильтроустановка 54 16 Обрабатывающий центр 61 17 Моечная линия 86 18 Установка контроля герметичности 14 19 Мостовой кран 44 20 Установка контроля учета 5 21 Компрессор 68 22 Литьевая установка 344 23 Термическая установка 20 24 Подготовительный агрегат 2 25 Фильтрационная станция 20 Первой целью расчета систем подачи электроэнергии является расчет и выбор трансформаторной подстанции [1]. При правильном выборе трансформаторной подстанции исключаются перебои в подаче электрической энергии, повышается надежность системы электроснабжения и срок её эксплуатации. Начало проектирования состоит в выборе всех возможных потребителей электроэнергии, для которых определяется их потребляемая мощность и электрический ток. Эти два ключевых параметра выбираются с учетом особенностей эксплуатации электропотребителей – коэффициента использования, коэффициента мощности. Данные коэффициенты можно определить непосредственно на месте в цеху с применением несложных измерительных приборов и наличие времени для наблюдения. Данный способ конечно не удобен, даже несмотря на высокую достоверность результатов. Гораздо удобнее воспользоваться справочником и взять эти данные из него. Отдельно можно выделить расчет системы освещения. С точки зрения расчета и выбора трансформаторной подстанции расчет освещения должен предоставить нам информацию о потребляемой мощности освещением и силой потребляемого тока. Эти данные суммируются с другими электропотребителями. Для расчета освещения рекомендуется воспользоваться специализированным программным обеспечением. Наиболее популярной является программа расчета освещения DIALlux. Её основное достоинство – бесплатное распространение. Если использовать компьютер и соответствующую программу, то для расчета освещения достаточно будет из справочников выбрать требуемые нормативы по освещенности в зависимости от назначения того или иного помещения, по каталогам выбрать «понравившиеся» светильники. Остальное программа сделает сама, т.е. определит необходимое количество светильников и их расположение. Нам останется только суммировать их мощности и токи. 1.2.1 Расчет нагрузок Суммарная потребляемая мощность определяется по формуле (1) Р Р n, (1) н н Рассчитывается различие между наименьшим и наибольшим потребителем в относительных единицах: Р т нмах , (2) Р нмин Соотношение m>3. Групповой коэффициент использования потребителей электрической энергии Ки определяется по формуле (3) Pc ku (3) Pн где Pc — средняя потребленная мощность за смену; Pн — номинальная мощность технологического оборудования. Принимаем коэффициент использования согласно таблицы 2. Таблица 2 – Коэффициенты использования Наименование Коэффициент Наименование Коэффициент электроприемника использования Ки электроприемника использования Ки 1 2 3 4 Инструментальный 0,06 Опорный рабочий 0,06 стол стол фрезерный станок 0,14 Печь 0,8 токарный станок 0,14 Фильтрустановка 0,5 фрезерный станок 0,14 обрабатывающий 0,14 ЧПУ центр обрезной станок 0,12 моечная линия 0,7 радиально- установка контроля 0,16 0,8 сверлильный станок герметичности электроэрозионыый 0,14 кран 0,2 станок сварочный участок 0,35 установка контроля 0,8 утечек Маркировочный 0,17 зарядная станция 0,8 пресс Продолжение таблицы 2 установка контроля машина литья 0,8 0,5 системы под давлением охлаждения машина промывки 0,7 плавильная печь 0,8 шлифовальный станок 0,14 станция подогрева 0,95 ковшей пылесборник 0,5 За смену все технологическое оборудование в сумме потребляет электрическую энергию, которую можно определить по формуле (4) Р к Р , с и н (4) Из формулы (4) находим: Помимо активной энергии, технологическое оборудование потребляет и реактивную энергию[2]. Особенно много реактивной энергии сопровождает работу оборудования с индуктивностями (обмотками электрических двигателей, реле, дроссели и т.д.). Активная и реактивная энергия связаны с друг другом через (5) Q tg P, с с (5) tgφср принимаем по справочным данным в зависимости от соsφ. Из формулы (5) находим: Определяем отношение двойной суммы номинальной мощности всего технологического оборудования к потребителю с наибольшим потреблением энергии (6) 2 PН п , э PН.наиб (6) Принимаем n=7. Используя nэ и m по справочнику подбираем км =1,58 [3]. Окончательно определяем суммарное потребление активной мощности по формуле (7) Р Р к , р с м (7) Для перехода от активной мощности к реактивной воспользуемся формулой (8) или (9) Q 1,1 P tg р с СР (8) Q P tg р с СР (9) Формула (8) применима в случае если nэ<10, а формула (9) если nэ>10 больше. Для nэ =7: Из треугольника мощностей определяем полную потребляемую мощность технологического оборудования (2.10) S Р2 Q2 , р р р (10) =3129.61 кВА Через полную мощность и величину рабочего напряжения рассчитаем потребляемый ток (2.11) S р I , р 3 U н (11) Расчет выполним в виде таблицы 3. Таблица 3 — Расчет электрических нагрузок КДЦ № Наименование Кол-во Установленная Cosϕ/ Расчетная нагрузка Iр, А п/п электроприем- ЭП мощность tgϕ ников (ЭП) приведенная к ПВ=100% Одного Всех Рр, кВт Qp, Sp, ЭП ЭП квар кВА 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 инструменталь- 4 4 16 0,5 1,2 2,07 — — ный стеллаж 1,73 2 зубонарезной 1 19 19 0,5 2,8 4,84 — — станок 1,73 3 винторезный 1 9 9 0,5 1,4 2,42 — — станок 1,73 4 универсальный 1 29 29 0,5 4,2 7,26 — — протяжной 1,73 5 обрезной станок 1 5 5 0,4 0,6 1,38 — — 2,3 радиально- 1 20 20 0,5 3,2 5,53 — — 6 сверлильный 1,73 станок 7 электроэрозиона 1 49 49 0,49 6,5 11,98 — — я установка 1,69 термическое 1 139 139 0,58 50,01 70,1 — — отделение 1,29 9 гильотина 1 49 49 0,71 9,1 10,11 — — 1,21 контрольный 1 15 15 0,8 12 9 — — стенд 1,75 11 очистительная 2 10 20 0,85 14 8,68 — — установка 0,62 12 полировальная 1 1,8 1,8 0,4 0,31 0,79 — — установка 1,69 Продолжение таблицы 3 13 измерительная 4 2 8 0,5 0,48 0,83 — — установка 1,73 14 термоустановка 1 534 534 0,95 427,2 140 — — 0,33 15 абсорбирующая 2 54 108 0,5 54 55 — — установка 1,73 16 технологическая 7 59 501 0,65 70,69 99 — — линия 1,11 17 линия 3 916 169 0,39 119,3 281 — — дефектовки 2,28 18 испытательная 1 20 31 0,78 19,8 21,1 — — станция 0,81 19 кран-балка 1 39 39 0,69 9,11 9,1 — 0,99 20 диффузор 1 4 4 0,77 3,7 2,9 — — 0,82 21 гальваническое 1 71 71 0,68 49,9 48,69 — — отделение 0,97 литьевая 3 299 1282 0,71 702 796 — — установка 0,98 23 паяльная станция 4 19 58 0,88 51 14,2 — — 0,29 24 установка 3 3 6 0,87 8,11 3,18 — — термозакалки 0,29 25 накопитель 1 19 19 0,69 9 9,7 — — 0,99 Сумма 2557,4 1803, 3129 4517 Освещение 60,06 37,23 65,93 85,2 Всего 2617,5 1841 3200 4619 1.2.2 Расчет освещения Определение количества светильников, необходимых для обеспечения в цехе требуемой освещенности, рассчитано с применением компьютерной программы DiaLux [4-6] . Площадь освещения по полу помещения (12) (12) где a – длина корпуса, м; b – ширина корпуса, м; с – длина корпуса, на котором отсутствует технологическое оборудование; d – ширина корпуса, на котором отсутствует технологическое оборудование. Индекс помещения рассчитывается по формуле (13) (13) где H– расстояние от пола до потолка корпуса, м; h1 – расстояние от светильника до потолка помещения; h2 – расстояние от пола до столешницы. Коэффициенты отражения согласно справочника: для потолка 70%, для стен 50%, для пола 30%. Выполним расчет. Для установки выбираем продукцию Самарской области, люминесцентные светильники серии ЛСПО [6,31] . Несмотря на появление светодиодного освещения, люминесцентные светильники полностью удовлетворяют требования по светотехническим показателям освещения (пульсациям, уровню освещенности и др.). При этом они дешевле светодиодных аналогов. И не смотря на немногим больший расход электрической энергии, при этом класс энергопотребления высокий А2, остаются актуальными и востребованными. Класс энергопотребления А2 создается благодаря современному микроконтроллерному ЭПРА АВАТ (Best Available Technology) [7]. Для освещения основного производственного корпуса выбрали светильники мощностью 58 Вт. Светильник такой мощности выдает световой поток более 2000 Лм. Пульсации светильника незначительные, менее 5%. Коэффициент мощности . Так как монтаж светильников будеи произведен в помещении, то заявленного класса пылевлагозащиты IP54 вполне достаточно. К достоинствам данного светильника можно также отнести универсальность крепежа, в частности подвес светильника возможен в большом диапазоне от 5 до 16 метров. КСС светильника показаны на рис. 1. Согласно рис. 1, угол распределения кривой света составляет 120-130⁰ . Такой широкий угол рассеивания света позволит более равномерно распределить свет по поверхностям пола, стен и рабочих поверхностей технологического оборудования. Равномерное светораспределение также способствует снижению количества бликов. Всё это положительным образом скажется на меньшей утомляемости работающего в корпусе производственного персонала. Рисунок 1- КСС светильника (половинка) Для создания нужной освещенности потребуется следующее количество светильников (14) (14) где E – нормативная освещённость, лк; S – произведение длины корпуса на его ширину, м2; K З – коэффициент, учитывающий потери в светильнике; η – коэффициент полезного действия; n – штучное количество источников света; ФЛ – паспортный световой поток одной лампы. Определение потребляемой освещением мощности. Расчетная активная осветительная нагрузка: (15) Для cosφ светильников равное 0,85 находим tgφ равный 0,62. Определяем расчетную реактивную нагрузку: (16) Тогда полная осветительная нагрузка (17) Расчетный ток осветительной нагрузки I=65,93/(1,73*,4)=85,2 А. Полученные данные занесены в таблицу 3. 2 Реконструкция системы электроснабжения производственного корпуса