Электроснабжение и электрооборудование электромеханического цеха

Министерство сельского хозяйства

Российской Федерации

ФБГОУ ВПО «Ярославская ГСХА»

 

 

 

кафедра электрификации

 

 

 

 

Курсовая работа

 

 

 

 

тема:

«Электроснабжение и электрооборудование электромеханического цеха»

 

 

 

 

 

Выполнил:

студент группы И-51

Шигина Д.А.

 

Проверил:

преподаватель

Бекасова В.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ярославль 2014

 

Оглавление

 

 

Введение

 

В связи с ускорением научно-технологического прогресса потребление электроэнергии в промышленности значительно увеличилось благодаря созданию гибких автоматизированных производств.

Энергетической программой предусмотрено создание мощных территориально-производственных комплексов в тех регионах, где сосредоточены крупные запасы минеральных и водных ресурсов. Такие комплексы добывают, перерабатывают, транспортируют энергоресурсы, используя в своей деятельности различные электроустановки по производству, передаче и распределению электрической и тепловой электроэнергии. Первое место по количеству потребляемой электроэнергии принадлежит промышленности, на долю которого приходится более 60% вырабатываемой в стране энергии. С помощью электрической энергии приводятся в движение миллионы станков и механизмов, освещение помещений, осуществляется автоматическое управление технологическими процессами и др. Существуют технологии, где электроэнергия является единственным энергоносителем.

Энергетической программой предусматривается дальнейшее развитие энергосберегающей политики. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствования энергетического оборудования; реконструкции устаревшего оборудования; сокращение всех видов энергетических потерь и повышение уровня использования вторичных ресурсов; улучшения структуры производства, преобразования и использования энергетических ресурсов.

Современная энергетика характеризуется нарастающей централизацией производства и распределения электроэнергии. Энергетические системы образуют несколько крупных энергообъединений.

Объединение региональных ОЭС в более мощную систему позволило снизить необходимую генераторную мощность по сравнению с изолированно работающими электростанциями и осуществлять более оперативное управление перетоками энергетических мощностей с одной части страны в другую. Для электрической связи между ОЭС служат сверхдальние линии электропередач напряжением 330; 500; 750 и 1150 кВ и выше.

Энергетическая политика предусматривает дальнейшее развитие энергосберегающей программы. Экономия энергетических ресурсов должна осуществляться путем: перехода на энергосберегающие технологии производства; совершенствования энергетического оборудования, реконструкции устаревшего оборудования; сокращения всех видов энергетических потерь и повышения уровня использования вторичных энергетических ресурсов. Предусматривается также замещение органического топлива другими энергоносителями, в первую очередь ядерной и гидравлической энергией.

В настоящее время основой межсистемных энергетических связей являются линии напряжением 500 кВ. Введены в эксплуатацию линии напряжением 750 кВ, построена линия переменного тока напряжением 1150кВ. Начато строительство линии постоянного тока напряжением 1500 кВ протяженностью 2400 км.

Перед энергетикой в ближайшем будущем стоит задача всемерного развития и использования возобновляемых источников энергии: солнечной, геотермальной, ветровой, приливной и др.; развития комбинированного производства электроэнергии и теплоты для централизованного теплоснабжения промышленных городов.

В настоящее время нельзя представить себе жизнь и деятельность современного человека без применения электричества. Основное достоинство электрической энергии — относительная простота производства, передачи, дробления, и преобразования.

В системе электроснабжения объектов можно выделить три вида электроустановок:

по производству электроэнергии — электрические станции;

по передаче, преобразованию и распределению электроэнергии — электрические сети и подстанции;

по потреблению электроэнергии в производственных и бытовых нуждах — приемники электроэнергии.

Электрической станцией называется предприятие, на котором вырабатывается электрическая энергия. На этих станциях различные виды энергии (энергия топлива, падающей воды, ветра, атомная и т. д.) с помощью электрических машин, называемых генераторами, преобразуется в электрическую энергию.

В зависимости от используемого вида первичной энергии все существующие станции разделяются на следующие основные группы: тепловые, гидравлические, атомные, ветряные, приливные и др.

Совокупность электроприёмников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединённых с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания, называется электропотребителем.

Совокупность электрических станций, линий электропередачи подстанций тепловых сетей и приемников, объединенных общим непрерывным процессом выработки, преобразования, распределения тепловой электрической энергии, называется энергетической системой.

Электрические сети подразделяются по следующим признакам:

1) Напряжение сети. Сети  могут быть напряжением до 1 кВ  — низковольтными, или низкого  напряжения (НН), и выше 1 кВ высоковольтными, или высокого напряжения.

2) Род тока. Сети могут  быть постоянного и переменного  тока.

Электрические сети выполняются в основном по системе трёхфазного переменного тока, что является наиболее целесообразным, поскольку при этом может производиться трансформация электроэнергии.

3) Назначение. По характеру  потребителей и от назначения  территории, на которой они находятся, различают: сети в городах, сети промышленных предприятий, сети электрического транспорта, сети в сельской местности.

 

Характеристика технологического процесса.

Краткая характеристика объекта электроснабжения, электрических нагрузок и применяемого электрооборудования

 

Электромеханический цех (ЭМЦ) предназначен для подготовки заготовок из металла для электрических машин с последующей обработкой различными способами.

Он является одним из цехов металлургического завода, выплавляющего и обрабатывающего металл. ЭМЦ имеет станочное отделение в котором установлено штатное оборудование: слиткообдирочные, токарные, фрезерные, строгальные, анодно-механические станки и др.

В цехе предусмотрены помещения для цеховой ТП, вентиляторной, инструментальной, для бытовых нужд и пр. ЭМЦ получает ЭСН от подстанции глубокого ввода (ПГВ). Расстояние от ПГВ до цеховой ТП – 0,5 км., а от ЭНС до ПГВ – 10 км. Напряжение ПГВ – 10кВ.

По категории надежности ЭСН – это потребитель 2 и 3 категории.

Количество рабочих смен – 2.

Грунт в районе цеха – песок с температурой +20 0С. Каркас здания сооружён из блоков-секций длиной 8 и 9 м каждый.

Размеры цеха АхВхН=48х30х9 м.

Вспомогательные помещения - двухэтажные высотой 4 м.

Перечень ЭО ЭМЦ дан в таблице 1.

Мощность электропотребления (РЭП) указана для одного электроприёмника.

Расположение основного ЭО показано на плане.

 

Таблица 1. Перечень ЭО электромеханического цеха

№ на плане	Наименование ЭО	РЭП, кВт	Примечание
1	2	3	4
1, 21	Краны мостовые	36 кВА	ПВ=25%
2, 3, 22, 23	Манипуляторы электрические	3,2	-
6, 28	Точильно-шлифовальные станки	2	-
7, 8, 26, 27	Настольно-сверлильные станки	2,2	-
9, 10, 29, 30	Токарные полуавтоматы	10	-
11, 12, 13, 14	Токарные станки	13	-
15, 16, 17, 18, 19, 20, 33, 34, 35, 36, 37	Слиткообдирочные станки	3	-
24, 25	Горизонтально-фрезерные станки	7	-
31, 32	Продольно-строгальные станки	10	-
38, 39, 40	Анодно-механические станки	75	-
41	Тельфер	5	-
42, 43	Вентиляторы	4,5	-

 

Потребителями электроэнергии в ЭМЦ являются небольшие по мощности электроприемники. Большинство приемников электроэнергии рассчитаны на трехфазный переменный ток и напряжение 380 В промышленной частоты, по надежности электроснабжения относятся к 3 и 2 категории, устанавливаются стационарно и по площади распределены равномерно.

Микроклимат на участке нормальный, т.е не превышает +30 оС, присутствует технологическая пыль, способная нарушить нормальную работу оборудования, но она удаляется системой вентиляции.

По электробезопасности помещения относятся к зонам с повышенной опасностью, т.к. имеют бетонные полы, которые в свою очередь являются токопроводящими.

 

Расчет параметров электросети

Расчет электрических нагрузок и выбор трансформаторов

 

Создание любого промышленного объекта начинается с его проектирования. Не простое суммирование установленных (номинальных) мощностей ЭП предприятия, а определение ожидаемых (расчетных) значений электрических нагрузок является первым и основополагающим этапам проектированием СЭС. Расчетная максимальная мощность, потребляемая электрприемниками предприятия, всегда меньше суммы номинальных мощностей этих ЭП.

Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала и неоправданному увеличению мощности трансформаторов и прочего оборудования. Занижение может привести к уменьшению пропускной способности электросети, к лишним потерям мощности, перегреву проводов, кабелей и трансформаторов, а следовательно, к сокращению срока их службы.

Существующие методы определения расчетных нагрузок основаны на обработке экспериментальных и практических данных об электрических нагрузках действующих промышленных предприятий.

Для расчета нагрузок разделим все ЭП цеха на 8 групп.

Для примера рассмотрим расчет одной любой группы.

РП1. К нему подключены два вентилятора. Р1,2=4,5 кВт, Ки=0,6, cosφ=0,8, Кр=1,33.

1) Определяем активную номинальную групповую мощность приемников, приведенных к длительному режиму:

 кВт

2) Определяем активную среднюю мощность за наиболее нагруженную смену:

 кВт

3) Определяем среднюю реактивную мощность за наиболее нагруженную смену:

 квар

4) Определяем расчетную мощность через Кр:

 кВт

 квар

5) Определяем общую расчетную мощность для группы приемников:

 кВА

6) Определяем расчетный ток для группы приемников:

 А

Результаты расчетов сведем в таблицу 2.

 

Таблица 2 – Расчетная таблица
Исходные данные по заданию технологов							Расчетные величины		Эффективное число ЭП, nэ=ΣРн²/Σn×Рн²	Коэф. расчетный, Кр	Расчетная мощность			Расчетный ток, Iр=Sр/(√3×Uн)
Наименование, категория ЭП, подключен к узлу	Кол-во ЭП, n, шт раб/рез	Номинальная мощность		По справочным данным			Р, кВт, Ки×Рн	Q, квар, Ки×Рн×tgφ			Рр, кВт, Рр=Ки×Рн×Кр	Qр, квар, Qр=1,1Q, если Кр>1, nэ<10; Qр=Q, если Кр>1, nэ>10; Qр=Q×Кр, если Кр<1	Sр кВА, Sр=√(Рр²+Qр²)
		Одного ЭП, Рн-мин, Рн-мах	Общая, Рн	Коэф. исп, Ки	Коэф. реакт мощн.
					cosφ	tgφ
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
ШМА 1
Манипулятор электрический	2	3,2	6,4	0,1	0,5	1,73	0,64	1,11	2	6,22	3,98	1,22	4,16	6,33
Точильно-шлифовальный станок	1	2	2	0,14	0,5	1,73	0,28	0,48	1	5,33	1,49	0,53	1,58	2,41
Настольно-сверлильный станок	2	2,2	4,4	0,14	0,5	1,73	0,616	1,07	2	4,33	2,67	1,17	2,91	4,43
Токарный полуавтомат	2	10	20	0,14	0,5	1,73	2,8	4,84	2	4,33	12,12	5,33	13,24	20,14
Токарный станок	4	13	52	0,14	0,5	1,73	7,28	12,59	4	2,35	17,11	13,85	22,01	33,49
Слитко-обдирочный станок	6	3	18	0,17	0,65	1,17	3,06	3,58	6	1,62	4,96	3,94	6,33	9,63
Итого по ШМА 1	17	33,4	102,8	0,15	0,55	1,53	15,00	22,98	10,96	1,61	24,14	23	33,33	50,7
ШМА 2
Манипулятор электрический	2	3,2	6,4	0,1	0,5	1,73	0,64	1,11	2	6,22	3,98	1,22	4,16	6,33
Горизонтально-фрезерный станок	2	7	14	0,14	0,5	1,73	1,96	3,39	2	4,33	8,49	3,73	9,27	14,1
Настольно-сверлильный станок	2	2,2	4,4	0,14	0,5	1,73	0,616	1,07	2	4,33	2,67	1,17	2,91	4,43
Точильно-шлифовальный станок	1	2	2	0,14	0,5	1,73	0,28	0,48	1	5,33	1,49	0,53	1,58	2,41
Токарный полуавтомат	2	10	20	0,14	0,5	1,73	2,8	4,84	2	4,33	12,12	5,33	13,24	20,14
Продольно-строгальный станок	2	10	20	0,17	0,65	1,17	3,4	3,98	2	3,39	11,53	4,38	12,33	18,75
Слитко-обдирочный станок	5	3	15	0,17	0,65	1,17	2,55	2,98	5	1,72	4,39	3,28	5,48	8,33
Итого по ШМА 2	16	37,4	81,8	0,15	0,57	1,49	12,12	17,99	11,59	1,56	18,9	18	26,1	39,7
РП 1
Вентилятор	2	4,5	9	0,6	0,8	0,75	5,4	4,05	2	1,33	7,18	4,46	8,45	12,86
Итого по секции 1	35	-	193,6	0,17	0,57	1,47	33,47	49,06	23,69	1,11	37,15	49	61,54	93,61
РП 2
Анодно-механический станок	3	75	225	0,75	0,95	0,33	168,75	55,69	3	1	168,75	61,26	179,52	273,08
Я 1
Кран мостовой	1	18	18	0,1	0,5	1,73	1,8	3,11	1	8	14,4	3,43	14,8	22,52
Я 2
Кран мостовой	1	18	18	0,1	0,5	1,73	1,8	3,11	1	8	14,4	3,43	14,8	22,52
Я 3
Тельфер	1	5	5	0,1	0,5	1,73	0,5	0,87	1	8	4	0,95	4,11	6,25
ЩО	-	21	21	0,85	0,95	0,33	17,85	5,89	-	1	17,85	6,48	18,99	28,89
Итого по секции 2	6	-	266	0,43	0,73	1,03	113,05	116,44	4,03	1,25	141,31	128,09	190,72	290,12
Итого по ШНН	41	-	459,6	0,21	0,6	1,4	96,40	135,18	11,04	1,35	130,15	135	187,64	285,43