Проектирование электроснабжения цеха

 

 

6. Расчёт электрических нагрузок

 

Расчет нагрузок цеха производится с использованием метода упорядоченных  диаграмм. К нагрузке цеха относятся: электрическое освещение (только рабочее  освещение, т.к. рабочее и аварийное  освещение не работают вместе), мощность которого рассчитана в предыдущем разделе  и приведена в таблице 5.2; нагрузка технологической части цеха, для которой даны расчетная активная мощность и коэффициент мощности; нагрузка ремонтной части цеха.

6.1 Расчёт электрических нагрузок машин дуговой сварки, индукционных печей и электропечей сопротивления

 

В цехе имеется 2 машины дуговой сварки. Среднесменная нагрузка, создаваемая этими сварочными машинами:

(6.1)

где S_УСТ  – установленная мощность сварочного трансформатора (из задания), кВ·А;

cos φ = 0,6 – для машин дуговой сварки [6].

Реактивная мощность сварочных машин:

	(6.2)

Определяем среднесменную активную и реактивную нагрузку для машин  дуговой сварки:

	(6.3)
	(6.4)

где  – число машин дуговой сварки;

 – коэффициент использования для машин дуговой сварки;

 - продолжительность включения.

В цехе имеется 2 индукционных печи.

Активная и реактивная мощность индукционных электропечей:

	(6.5)
	(6.6)

где cos φ = 0,35 – для индукционной печи [6].

В цехе имеется 1 электрическая печь сопротивления. Среднесменная нагрузка:

	(6.7)

где k _З = 0,8 – коэффициент загрузки для электрической печи сопротивления [6];

Активная и реактивная мощность электропечей сопротивления:

	(6.8)
	(6.9)

где cos φ = 0,97 – для электрической печи сопротивления [6].

 

6.2 Расчёт электрических нагрузок методом упорядоченных диаграмм

 

Разобьём все электроприёмники по группам со сходными характеристиками. Для каждой группы электроприёмников  определим активную нагрузку по формулам:

	(6.10)
	(6.11)

где m – число электроприёмников в группе;

 – коэффициент использования.

Среднесменная нагрузка токарных станков:

Для приёмников, работающих в ПКР:

	(6.12)
	(6.13)

Среднесменная нагрузка двигателя для подъёмного механизма мостового крана:

Общая нагрузка:

	(6.14)
	(6.15)

где n – число групп электроприемников.

Результаты расчётов приведены в таблицу 6.1.

 

Таблица 6.1 – Среднесменные нагрузки электроприемников цеха

Наименование потребителя	Номинальная мощность, Pном, кВт	Кол-во, n, шт.	ПВ, о.е.	kи, о.е.	Коэффициент мощности		Среднесменная нагрузка
					cos φ	tg φ	Pср см, кВт	Qср см, квар
Станок токарный	4	12	1	0,17	0,65	1,17	8,16	9,55
Станок фрезерный	18	7	1	0,17	0,65	1,17	21,42	25,06
Автоматическая линия	56	3	1	0,65	0,9	0,48	101,4	48,67
Вентилятор	15	9	1	0,7	0,8	0,75	81,9	61,43
Насос	15	8	1	0,7	0,8	0,75	84	63
Автоматическая линия	74	1	1	0,65	0,85	0,62	45,5	28,21
Машина дуговой сварки	72	2	0,6	0,7	0,65	1,17	246,91	288,88
Индукционная печь	27,3	2	1	0,7	0,8	0,75	38,22	28,67
Электропечь сопротивления	76	1	1	0,8	0,97	0,26	58,98	14,76
Мостовой кран	30	2	0,4	0,25	0,8	0,75	9,49	7,12
Транспортер	11	2	1	0,5	0,85	0,62	11	6,82
Общая нагрузка цеха:	–	49	-	-	-	-	700,98	582,17

Находим групповой коэффициент  использования:

(6.16)

где P_ном.i – номинальная мощность одного электроприемника i-ой группы электроприемников, кВт;

n – число групп электроприёмников;

m_i – число электроприёмников в группе.

Эффективное число электроприёмников:

(6.17)

Примем эффективное число электроприемников n_эф = 26.

Так как n_ЭФ > 10 и 0,15 < k_и.гр < 0,8, то коэффициент максимума:

	(6.18)

Расчетная нагрузка ремонтной части  цеха:

(6.19)

Так как n_эф > 10, то реактивная мощность ремонтного участка определиться по формуле:

	(6.20)
	(6.21)

Расчетная активная нагрузка в целом  по цеху:

(6.22)

где P_тех – расчетная активная мощность технологической части цеха, кВт;

P_{раб.осв} – расчетная активная мощность рабочего освещения, кВт;

Расчетная реактивная нагрузка в целом  по цеху:

(6.23)

где  Q_тех – расчетная реактивная мощность технологической части цеха, кВар;

Q_{раб.осв} – расчетная реактивная мощность рабочего освещения, кВар.

Расчетная реактивная мощность технологической  части цеха:

(6.24)

Для нахождения переведём в явном виде cos φ = 0,79 (коэффициент мощности технологической нагрузки указан в задании).

 

 

	(6.25)

Расчетная полная мощность в целом  по цеху:

	(6.26)

Расчетный ток:

	(6.27)

 

6.3 Распределение  нагрузки по пунктам распределения

 

Распределим электроприёмники цеха  по пунктам распределения. Для этого  условно разделим цех на 4 части  – зоны действия распределительных  пунктов, и рассчитаем нагрузку каждого  пункта. Расчёт ведём по формулам:

Среднесменная нагрузка:

	(6.28)
	(6.29)

где n – число электроприёмников в группе, шт.

	(6.30)
	(6.31)

Находим групповой коэффициент  использования:

(6.32)

где m – число групп электроприёмников;

n_i – число электроприёмников в группе.

Эффективное число электроприёмников:

(6.33)

 

 

Определяем коэффициент максимума:

(6.34)

Расчётные максимумы активной и  реактивной нагрузки:

	(6.35)
	(6.36)

Полная расчётная нагрузка:

(6.37)

Расчётная величина тока:

(6.38)

Результаты распределения электроприёмников  по распределительным пунктам приведены  в таблице 6.2.

 

 

 

 

6.4 Выбор распределительных пунктов

 

Выбор распределительных пунктов производится по условию:

(6.39)

где I_ном ПР – номинальный ток распределительного пункта, А;

I _р ПР – расчетный ток распределительного пункта, А.

От ПР питаются все электроприёмники цеха за исключением мостовых кранов (питающихся от ШТР). Электроприёмники распределяются по ПР с учётом их территориального расположения, обеспечения минимального расхода электрических аппаратов и проводникового материала. Расчёт I_р ПР проводится методом упорядоченных диаграмм для каждого ПР по аналогии с пунктом 6.2.

Данные расчетов сведены в таблице 6.2.

Расчёт ПР-1:

	(6.40)
	(6.41)

Примем эффективное число электроприёмников n_эф ПР1 = 12.

Так как n_эф > 10 и 0,8 > k_и.гр > 0,15 то коэффициент максимума:

	(6.42)

Расчетная нагрузка ремонтной части  цеха:

(6.43)

Так как n_эф ПР1 ≥10, то реактивная мощность определиться по формуле

	(6.44)
	(6.45)

 

Расчетный ток ПР-1:

	(6.46)