Решение: ниже приведен порядок расчетов для выполнения

Решение: ниже приведен порядок расчетов для выполнения курсовой работы при произвольно
выбранном варианте задания.
1. В таблицу (табл.1),аналогичную табл.14 (или табл.15 [1] в зависимости от
варианта),заносим исходные данные для своего варианта (К, Рн или SH).
2. Определяем Рн или
значения в табл. 1.
SH для отдельных групп потребителей и заносим полученные
3. По табл.1[1] находим величины Кс ,cosφ, ПВ для этих групп.
4. Вычисляем значения tgφ,соответствующие соsφ потребителей и также заносим их в
табл. 1.
5. Определяем расчетные мощности отдельных групп потребителей электроэнергии:
а) вентиляторов арматурного цеха
рy1 = ∑PH1√ПВ=5,1∙√1 кВт;
Pp1=Kc1∙Py1=0,7∙ 5,1 = 3,57 кВт;
QP1= РР1 ∙ tgφ = 3,57 • 0,75 = 2,68 кВАр;
Sp1 = √P2p1+Q2p1 = √3,57 + 2,682 = 4,46 KBА;
б) поста дуговой электросварки
Ру2 = ∑SH2√ПВ2∙cosφ2 =15∙√0,65∙0,4 = 4,84 кВт;
РР2=Кс2 ∙Ру2 =0,3-4,84 = 1,45 кВт;
QP2 = Рp2 ∙ tgφ2 = 145∙2,29 = 3,32 kBAp
Sp2 =√P2p2+Q2p2=√1,452+3,322 =3,62 кВА;
в) станков точечной сварки арматурных стержней
Ру3=√SN3√ПВ3∙cosφ3=119∙√0,65∙0,6 = 57,56KBT;
Рр3 = Kс3 ∙ Pуз = 0,6 ∙ 57,56 = 34,54 КВт;
Qp3= Pр3 ∙ tgφ4=34,54 ∙ 1,33 = 45,94 кВ Ар;
SP3 = √P2р3 + Q2p3 = √34,542+45,942 = 57,48 кВ А;
г) станков для резки и правки проволоки
Py4 = ∑pH4∙√ПB4=12∙√1=12 кВт;
Pp4=Кс4∙PУ4= 0,4 ∙12 = 4,8 кВт;
Qp4 = Pp4 ∙ tgφ4= 4,8 ∙ 1,33 = 6,38 кВАр;
Sp4 = √P2p4+Q2p4= = √4,82 + 6,382 = 7,98 кВА;
д)
цеховых тельферов
Ру5 = ∑РН5∙√ПВ5 = 8∙√0,25=4 кВт;
РР5 = КС5 • Рy5= 0,2 • 4 = 0,8 кВт;
Qp5 = Pp5∙ tgφ5= 2,43∙0,33=0,8 кВАр;
Sp5=√P2p5+Q2p5=√1,382+0,82 = 1,59 кВА;
е) электрического освещения цеха
Ру6 =√РН6∙√ПВ6=2,56∙√1= 2,56 КВт,
Pp6= = Kc6∙Py6=0,95∙2,56 = 2,43 кВт,
QР6 =Pp6∙tgφ6= 0,8 кВАр,
SF6 = √P2p6+Q2p6 = 2,56 КВА.
6. Находим
всего цеха:
P=
расчетные:
= 47,2 кВА.; Q=
активную
Р,
реактивную
Q
и
полную
S
мощности
=60,5 кВАр; S=√P2+Q2=77 кВА
7. Вычисляем расчетные мощности цеха с
максимуме нагрузки, принятого равным кмах = 0,9
учетом
коэффициента
участия
в
P’ = Kmax∙P=0,9- 47,6 = 42,84 кВт,
Q' = Kmax ∙Q= 0,9∙60,05= 54,45 кВ Ар,
S' = √(Р')2 + (Q')2 =√42,842+54,452 = 69,28 кВ А.
8. Средневзвешенный cosφср всего цеха будет равен cosφcp =
9. Мощность
компенсирующего
устройства,
рекомендовано cosφ= o,95, рассчитывается так:
=
необходимого
= 0,62
для
обеспечения
QKy = α • P'(tgφср-tgφ)= 0,9 • 42,84(1,26 - 0,33) = 35,8 кВАр
10. По табл. 2[1] выбираем компенсирующее устройство
мощностью QH =50 кВАр, ближайшее к расчетному QKy = 35,8 кВАр.
11 .Находим мощности P”,Q”,S": ________________ Р" = Р' = 42,84 кВт,
Q" = Q'-QH = 54,45 - 50 = 4,45 кВ Ар,
5" = √(P”)2 + (Q")2 = √42,842 + 4,452 = 43,1 кВ А.
типа
КС-0,38-50
12. По табл. 3[1] выбираем трансформатор, имеющий ближайшую большую мощность ST
к мощности S" .Это трансформатор типа ТМ-63/10 мощностью ST = 63 кВА, первичное
напряжение 10 или 6 кВ, а вторичное - 0,4 кВ.
13.Определяем величины потерь в трансформаторе:
ΔРТ = 0,025 • ST = 0,025 • 63 = 1,57 кВт,
ΔQT = 0,125 • ST = 0,125 • 63 = 7,87 кВАр
14.Находим общие расчетные мощности:
РОБЩ = Р" + ΔРТ = 42,84 +1,57 = 44,41 кВт
QОБЩ. = Q" +ΔQT =4,45 +7,87 = 12,32 кВАр
S общ=√(Pобщ)2 + (Qобщ)2 = √44,412+12,322 = 46,1 кВА.
Т.к. S=63 кВА > Sобщ. =46,1 кВА то трансформатор выбран правильно.
15.Для выбора приводного электродвигателя вентилятора используем выра
жение 30 [1], взяв исходные данные для расчета из табл. 6[1] по номеру сво
его варианта. Например, для данных Pv = 1000 Па;
L=0,8 м3 Ic; ηB = 0,7; ηn = 0,98 (вентилятор радиальный) получим:
P’B=(Pv∙L)⁄(1000 ∙ηB∙ηП)=1,17 кВт
Уточняем это значение с помощью коэффициентов запаса мощности (табл.7) [1]
Рв= Р'в.К = 1,17∙1,2 = 1,4 кВт.
По табл. 12[1] для привода вентилятора выбираем асинхронный двигатель с
короткозамкнутым
ротором
АИР80В4
(асинхронный
двигатель
серии
АИ
унифицированный среди стран - членов Интерэлектро, степень защиты IP44, станина и
щиты чугунные или стальные, с повышенным пусковым моментом, высота оси вращения
80 мм, длинный сердечник, четырехполосный). Выписываем его каталожные или
паспортные данные.
16.По формулам (33) и (35) из [1] рассчитываем критические SK и номи
17. По каталожным данным вычисляем также номинальный
Мн (формулы (36), (37)) [1]
18. Для построения механической характеристики выбранного электродвигателя
используем формулы (34) и (38Н11
Задаваясь значениями S от 1 до 0, вычисляем величины п и М им соответствующие.Результаты расчета заносим в таблицу 2 и строим механическую
характеристику двигателя (см.рисунок).
Отметим
на механической характеристике (∙) А, соответствующую номинальному режиму работы
электродвигателя.
19. Зная величины Мн и n0 электродвигателя, рассчитаем механическую
характеристику вентилятора, заданную в долях этих величин (см.табл.5[1]). Результаты
сведены в табл.3.
20. Рассчитываем мощность на валу электродвигателя по формуле (39)[1]
Р2 = 0,105 ∙МР∙пР =0,105∙7,4∙
1440 = 1119 Вт =1,12 кВт.
Определяем мощность Р1, подводимую из сети (формула (40)[1]
и по формуле (41) количество электроэнергии, потребляемой двигателем за год (tг=6000
ч). При этом учитываем, что коэффициент спроса вентилятора Кс=0,7 (табл.1 [1]).
Стоимость потребленной двигателем за год электроэнергии составит
С = W • d = 6048-2,45=14817,6 руб.,
где d- стоимость 1 кВтч (для предприятий d = 2,45 руб./кВт-ч).
21. По исходным данным своего варианта (табл.16 или 17)[1] определяем группу
двигателей, каждый из которых имеет наибольшую мощность Рн. По табл. 12 (или 10,11)
выбираем двигатель серии АИ, имеющий такую же мощность, как и один из них Рн, и
выписываем номинальные параметры, его характеризующие. Пусть это будет двигатель
станка для резки и правки проволоки мощностью Рн = 4 кВт. Его данные из табл. 12:
ηH=0,85; cosφH = 0,84;КП=7,0/ Из табл. 25 [2] для своего варианта выписываем значения
l1=120 м, β = 1,8, l’ = 1м, q1 = 80 м2.
22. Рисуем для арматурного цеха схему электроснабжения цеха с учетом количества
оборудования в каждой группе, заданного в данном варианте табл.16 (или табл.17 для
растворного узла). Для оборудования с электроприводом предусмотрим магнитные
пускатели, а для сварных установок - автоматические выключатели. Защиты кабельной
линии от ТП до РП1 и линий от РП к оборудованию предусмотрим с помощью плавких
предохранителей (рис.1) [3]
23. Зададимся линейным напряжением Uл = 380 В.
Используя значение РОБЩ. цеха определенное в п. 14, вычислим расчетную величину тока
по
формуле (43) [3]:
При этом считаем, что с установкой компенсирующих конденсаторов достигаем
значения cos φ= 0,95.
24. По табл.19 выбираем сечение токопроводящей жилы кабеля с учетом ус
ловия (44) Iдл >Iрт.е. S = 16 мм2, имеющее длительно допустимый ток
IДЛ =90 А.
25. По формуле (42) [3] находим значение номинального тока двигателя IН
при Uл = 380 В:
а затем рассчитываем пусковой ток
26. Определим отношение Iпуск ⁄β = 122⁄1,8 = 68 А по условию (48) [3]
IВ ≥Iпуск⁄β = 68 из табл.20 выбираем предохранитель типа ПP -2 -100 с номинальным
током плавкой вставки IВ = 80 А.
27. Проверим, выполняется ли соотношение (49) [3]. Так как. IB=80A, а 3∙Iдл =3∙90 = 270А, то
условие (49) соблюдается (IВ<3IДЛ)9 т.е. выбранная плавкая вставка условию защиты линии
сечением 16 мм2 от токов короткого замыкания соответствует.
28. Проверим выбранное сечение S=16 мм2 по условию защиты от перегрузки, выбрав из
табл.22 значение К3 =1,25 (арматурный цех относится к пожароопасному
помещению).Т.к. длительно допустимый ток для S=16 мм2 равен Iдл = 90 A, a К3IВ =
1,25∙80=100 А, то условие (50) IДЛ> К3IВ не выполняется.
Из табл. 18 [3] выбираем ближайшее большее стандартное сечение S = 25 мм2,
имеющее Iдл=115 А. При этом условие (50) выполняется 115 А > 100 А, т.е. электрическая
сеть будет защищена и от токов перегрузки.
29. Проверяем выбранное сечение S = 25 мм2 по допускаемой потере напря
жения. Для этого по формуле (58) [3] находим
Так как .сечение S=25 мм2 по этому параметру не проходит, т.е.ΔUД% = 5,28%>5%
(соотношение (56) не выполняется), то выбираем ближайшее большее стандартное
сечение (по табл.19 [3]) S=35 мм2 и снова рассчитываем ΔUД% :
Т.е. сечение S=35 мм2 проходит по допускаемой потере напряжения.
Если бы условие (56) не выполнялось и в этом случае, то необходимо было бы
выбрать следующее стандартное сечение, проверить его и ΔUД% т.д.
до получения сечения, имеющего ΔUД% <5%.
30. Так как. по условию число часов использования максимума нагрузки цеха составляет
Т=6000 час, то выбранное сечение необходимо проверить по экономической плотности
тока (соотношение (59)).
где jЭK=l,6 (взято из табл.23 [3]).
Из табл.19 [3] выбираем ближайшее большее стандартное сечение S=50 мм"
(Iдл=165А)
Таким образом, линия электроснабжения от ТП до РП1 цеха должна быть проложена
кабелем АВВГ 3 х 50 +1 х 25 мм2.
31.Находим стоимость кабельной линии по формуле (60) [3] с использовани
ем таблиц: 19 (К5,К6); 21 (К7,К8); 24(K1÷K4).
K=l1(K1+K2+K3+K4+K5+K6)+q∙K7+l’∙K8=0,12(643 + 34,9 + 87,1 + 647 +1780 + 920) + 80 • 26,2 + 1 6,7 =
= 493,4 + 2096 + 6,7 = 2596,1 руб.
Отметим, что стоимость строительных работ по разработке и восстановлению
дорожного покрытия (2102,7 р.) более чем в 4 раза выше (в данном случае) стоимости
собственно кабельной линии (493,4 руб.).
32. Задаемся вторым значением линейного напряжения Uл=220 В и повторим
все расчеты, начиная с п.23.
IB≥210,9⁄1,8= 117,1А. Выбираем ПР-2-200 при IВ=125 А;
IВ=125 А < 3∙Iдл= 405 А; IДл = 135 А < К3Iв=1,25∙125=156 А,
т.е. условие (50) не выполняется, поэтому выбираем S-50 мм2 при IДЛ=165 А
для которого 1дл==165А>К3-1в=1,25-125=:156 А;
Так как. это больше допускаемых 5%, то выбираем S-70 мм2 при Iдл=200 А и вновь
определяем
Sэк=
= 76,7 мм2, поэтому выбираем S=95 мм2 при Iдл =240А и кабель АВВГ 3 х 95 +1 х 35 мм2.
К=0,12∙(643+34,Я-87,1+647+2790+1410)+80∙2б,2+1∙6,7=2776,1руб.
33. Сравним сечения кабелей при разных напряжениях и стоимости кабельных линий:
34, По формуле (61) рассчитываем величину экономии электроэнергии при переходе от
Uл=220 В к Uл=380 В, приняв t = 6000 ч в год
При стоимости 1 кВтч электроэнергии d=2,45 р./кВт-ч получим, что стоимость
сэкономленной электроэнергии составляет 8634,8 р.
35. Определим сечение проводов, питающих один самых мощных двигателей цеха. В п.21
было отмечено, что для данного варианта это двигатель станка с Рн=4 кВт. В п. 25 было
определено значение тока I’НМ. Оно является расчетным в том случае, т.е. IР = I’НМ = 8,5Л.
Т.к. линия прокладывается одним четырех-жильным проводом в трубе, то по табл.18
находим, что сечение S=2 мм2 при
Iдл=15А. Используя данные двигателя, приведенные в п.21,получим, что
IПУСК= Kп∙IH=Kп∙IP= 7∙8,5 = 59,5 А. Т.к IПУСК⁄Β =59,5⁄ 1,8=ЗЗА,то условие I8>ЗЗА
р
1,8
позволяет из табл.20 выбирать предохранитель ПР-2-60 с IB= 35А.
Так как. Iв=35 < ЗIдл. = 45А, то выбранная плавкая вставка условию защиты
линии от коротких замыканий соответствует. Т.к. Iдл = 15А < К3 Iв =1,25∙35
= 43,7А, то условие (50) не выполняется. Выбор следующего стандартного
сечения
S=2,5 мм2 приводит к тому, что это условие опять не выполняется. Условию
(50) соответствует только сечение S = 16 мм2 при Iдл = 55А.
(IДЛ =55А > К3 Iв =1,25∙35=43,7А), которое и проходит по условиям перегрузки.
Проверим выбранное сечение S = 16 мм2 по допускаемой потере напряжения (cosφ=
0,84 берем из п.21, а l2 = 40 м из табл.18)
т.е. сечение проходит по потере напряжения.
SЭK=
= 7,1 мм 2, но так как по условиям перегрузки проходят проводники S = 16 мм2, то
ими и нужно прокладывать линию.
Литература
1. Методические указания к курсовой работе по электротехнике. Часть 1 /Сост. В.В.
Кононенко, В.И. Мишкович. - Ростов н/Д: Рост. инж. строит, ин-т, 1990.-32 с.
2. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. - М.: Энергоатомиздат,
1987. - 648 с.
3. Методические указания к курсовой работе по электротехнике. Часть 3 /Сост. В.В
.Кононенко, В.И. Мишкович. - Ростов н/Д: Рост, инж. строит, ин-т, 1990. - 20 с.