∑Рном – суммарная номинальная мощность электроприемников в группе.
Относительное число электроприемников определяется по формуле:
N* = n1/n,
где n1 – число крупных приемников в группе;
n – число всех приемников в группе.
Относительная мощность наибольших по мощности электроприемников определяется из выражения:
Р* = ∑Рn 1/∑Рном,
где ∑Рn 1 – суммарная активная номинальная мощность крупных электроприемников группы;
∑Рном – суммарная активная номинальная мощность электроприемников группы.
Основное эффективное число электроприемников в группе определяется по справочным таблицам, исходят из значений n* и Р*
n*э = f(n*; P*)
Эффективное число электроприемников в группе определяется по формуле:
Nэ = n*э * n
Коэффициент максимума определяется по справочным таблицам, исходя из значений nэ и КU.СР.ВЗ.:
Кmax = f(Nэ; КU.СР.ВЗ.)
Расчетная максимальная активная мощность цепи:
Рмах = Кмах * ∑Рсм
Расчетная максимальная реактивная мощность в цепи:
Qmax = 1.1 ∑Qсм
Полная расчетнаямощность группы определяется по формуле:
Smax = √Pmax2 + Qmax2
Максимальный расчетный ток группы определяется по формуле:
Imax = Smax/(√3 * Uном)
Расчет ожидаемых нагрузок цеха металлорежущих станков.
1. Определяем среднюю активную и реактивную мощности за более загруженную схему электроприемников.
Пример расчета для станков позиции 1-3
Рсм1-3 = Рном × Ки = 0,4 × 0,14 × 3 = 1,68 кВт
Qсм1-3 = Рсм1-3 × tgφ = 1,68 × 1,73 = 2,9 кВАр
Остальные данные по расчету представлены в таблице 4
2. Определяем суммарную мощность по группе:
∑Pном = 3 Pном1-3 + 2 Pном4,5 + 2 Pном6,11 + 2 Pном7,10 + 2 Pном8,9 + 2 Pном12,18 + 3 Pном13-15 + 3 Pном16,17,22 + 2 Pном19,21 + 3 Pном вент = 193,5 кВт
3. Суммируем активные и реактивные нагрузки:
∑Pсм = Pсм1-3 + Pсм4,5 + Pсм6,11 + Pсм7,10 + Pсм8,9 + Pсм12,18 + Pсм13-15 + Pсм16,17,22 + Pсм19,21 + Pсм вент = 57,12 кВт
∑Qсм = Qсм1-3 + Qсм4,5 + Qсм6,11 + Qсм7,10 + Qсм8,9 + Qсм12,18 + Qсм13,15 + Qсм16,17,22 + Qсм19,21 + Qсм вент = 36,53 кВАр.
4. Определяем средневзвешенное значение коэффициента использования:
Ки.ср.вз = 57,12/193,5 = 0,3
5. Определяем относительное число электроприемников:
N* = 5/25 = 0,2
6. Определяем относительную мощность наибольших по мощности электроприемников:
Р* = 160/193,5 = 0,83 кВт
7. Основное эффективное число электроприемников в группе определяем по таблице 2.2 исходя из значений N* и Р*:
n*э = 0,27
8. Определяем эффективное число электроприемников в группе:
Nэ = 0,27 × 25 = 6,75
9. Коэффициент максимума Кмах служит для перехода от средней нагрузки к максимальной. Коэффициент максимума активной мощности определяем по таблице 2.3, исходя из значений nэ и Ки.ср.вз:
Кмах = 1,8
10. Определяем расчетную максимальную активную мощность цепи:
Рмах = 1,8 × 57,12 = 102,82 кВт
11. Определяем расчетную максимальную реактивную мощность цепи:
Qмах = 1,1 × 36,53 = 40,18 кВАр
12. Определяем полную расчетную мощность группы:
Sмах =
13. Определяем максимальный расчетный ток группы:
Iмах = 110,4/(1,73 × 0,38) = 157,7 А
Таблица 3 Сводная ведомость электрических силовых нагрузок по цеху
| № п/п | Наименование оборудования | Кол-во | Рном, кВт | Рсм, кВт | Qсм, кВАр | Кмах | Ки | Iмах, А | Максимальная нагрузка | ||
| Рмах, кВт | Qмах, кВАр | Sмах, кВА | |||||||||
| 1-3 | Универсально-заточные | 3 | 0,4 | 1,68 | 2,9 | 1,8 | 0,14 | ||||
| 4,5 | Заточные для червячных фрез | 2 | 2,2 | 0,93 | 1,61 | ||||||
| 6,11 | Заточные | 2 | 2,2 | 0,62 | 1,07 | ||||||
| 7,10 | Токарно-винторезные | 2 | 50 | 14 | 24,23 | ||||||
| 8,9 | Заточные для круглых плашек | 2 | 0,8 | 0,22 | 0,38 | ||||||
| 12,18 | Резьбошлифовальные | 2 | 5,5 | 1,54 | 2,66 | ||||||
| 13-15 | Плоскошлифовальные | 3 | 3 | 1,26 | 2,18 | ||||||
| 16,17,22 | Внутришлифовальные | 3 | 1 | 0,42 | 0,73 | ||||||
| 19-21 | Круглошлифовальные | 3 | 1,1 | 0,45 | 0,78 | ||||||
| Вентиляторы | 3 | 20 | 36 | 27,36 | 0,6 | ||||||
| Итого по | 157,7 | 102,82 | 40,18 | 110,4 | |||||||
2.2 Компенсация реактивной мощности и выбор компенсирующего устройства
Компенсация реактивной мощности или повышение коэффициента мощности электроустановок промышленных предприятий имеет большое народнохозяйственное значение и является частью общей проблемы повышения КПД работы систем электроснабжения и улучшения качества отпускаемой потребителю электроэнергии.
Передача значительного количества реактивной мощности из энергосистемы к потребителям вызывает возникновение дополнительных потерь активной мощности и энергии во всех элементах системы электроснабжения.
Затраты, обусловленные этой передачей, можно уменьшить или даже устранить, если устранить влияние реактивной мощности в сетях низкого напряжения.
Компенсация реактивной мощности с одновременным улучшением качества электроэнергии непосредственно в сетях промышленных предприятий является одним из основных направлений сокращения потерь электроэнергии и повышения эффективности электроустановок предприятия.
Для компенсации реактивной мощности применяются специальные,компенсирующие устройства, являются источниками реактивной энергии емкостного характера.
Мощность КУ (компенсирующие устройства) определяется из выражения:
Qk=α × Pmax × (tgφmax – tgφэ) кВар,
где Рмах – максимальная расчетная мощность;
α – коэффициент, учитывающий повышение cosφ естественным способом, принимается равным 0,9;
tgφэ определяется cosφэ = 0,92 – 0,95 коэффициентом мощности, устанавливаемым системой. Принимаем tgφэ = 0,33
tgφmax – расчетный максимальный коэффициент мощности
cosφmax = Pmax / Smax
cosφmax = 102,82/110,4 = 0,93
tgφmax = 0,39
Qк = 0,9 × 102,8 / (0,39 – 0,33) = 1542 кВАр
По расчетному значению реактивной мощности выбираем компенсирующие устройство типа УКН - 0,38 – 900 в количестве 2-х штук.
2.3 Выбор числа и мощности силовых трансформаторов цеховой подстанции
Трансформаторные цеховые подстанции являются основным звеном системы электроснабжения и предназначены для питания одного или нескольких цехов.
Одно-трансформаторные цеховые подстанции применяются при питании нагрузок, допускающих перерыв электроснабжения на время доставки «складного» резерва или при резервировании, осуществляемом по перемычкам на вторичном напряжении.
Двух-трансформаторные подстанции применяются при преобладании потребителей 1-ой и 2-ой категорий.
Выбор числа и мощности трансформаторов обусловлен величиной и характером нагрузки, с учетом его перегрузочной способности, которая должна составлять 40% от мощности трансформатора.
При выборе трансформатора необходимо знать мощность подстанции:
Sp =
где Sp – мощность трансформатора, потребляемая участком после компенсации, кВАр;
Pmax – суммарная активная максимальная мощность, кВт;
Qmax – суммарная реактивная максимальная мощность, кВАр
Qk – реактивная потребляемая мощность компенсирующего устройства, кВАр.
Мощность трансформатора, потребляемая с учетом 40% запаса, вычисляем по формуле:
Sm = 0,75 × Sp
где Sp – мощность трансформатора, потребляемая группой электроприемников после компенсации, кВА;
Мощность трансформатора с учетом климатических условий (среднегодовая температура отличается от Qср = 5о С) определяется из выражения:
где: Sm – мощность трансформатора, потребляемая с учетом 40% запаса
Qср – среднегодовая температура местности, где устанавливается трансформатор.
Sр =
Sm = 0,75 × 125,7 = 94,3 кВА
По расчетной мощности равной 94,3 кВА с учетом температуры местности и 40% запаса, принимаем к установке трансформатор типа ТМ-100/10 У1
2.4 Расчет и выбор силовой сети, сечения проводов и кабелей
Все приемники электроэнергии рассчитаны на трехфазный переменный ток и напряжение 380 В, промышленную частоту 50 Гц, по степени надежности электроснабжения относятся ко второй категории, устанавливаются стационарно и по площади распределены равномерно.
Проводки электрических сетей от проходящего по ним тока, согласно закону Джоуля-Ленца, нагреваются.
Количество выделенной тепловой энергии пропорционально квадрату тока, сопротивлению и времени протекания тока. Чрезмерно высокая температура нагрева проводника может привести к преждевременному износу изоляции, ухудшению контактных соединений и пожарной опасности. Поэтому устанавливаются предельно допустимые значения температуры нагрева проводников в зависимости от марки и материала изоляции проводника в различных режимах.
Длительно протекающий по проводнику ток, при котором устанавливается наиболее длительно допустимая температура нагрева проводника, называется предельно допустимым током по нагреву.
При расчете сети по нагреву рассчитывается ток для каждого электроприемника и группы электроприемников, питающихся от одного силового пункта:
Расчетный ток для группы электроприемников:
Iр =
где: Iр – расчетный ток;Uф – фазное напряжение.