Проектирование и расчет элементов системы электроснабжения цеха пищевого предприятия

,

где Руд – удельная мощность (для цехов пищевых предприятий ≈10Вт/м2), S – площадь цеха в метрах квадратных.

Вычислим установленную мощность, требующуюся для общего рабочего освещения цеха:

10 ·1500=15000Вт

Используя данные о размещение производственного оборудования в помещении цеха, следует разместить светильники общего рабочего освещения, определить их числоК и тип.

Из исходных данных определяем тип светильников, количество ламп, а так же мощность лампы.

Итак, выбираем светильник типа ЛДР – 2, Рс=80 Вт, который предназначен для подключения 2 ламп мощностью 80Вт каждая. Был выбран именно этот светильник по причине того, что при меньшей мощности ламп потребуется больше светильников, в следствии чего затрудняет их установку, требует дополнительных электрических линий и дополнительных экономических и трудозатрат. Поэтому, располагая светильниками мощностью в 80 Вт, применение их для освещения пространства цеха будет более оптимально.

Вычислим количество светильников, необходимых для освещения помещения цеха по формуле:

,

где Рc – мощность одного светильника (взято из исходных данных таблица 2) .

К = 1500/80 = 188 штук ламп. Если учесть, что в светильнике 2 лампы, то: 188/2=94 светильника.

Затем найдём потребную мощность ламп светильников общего рабочего освещения Pпотр.осв по формуле:

Рпотр.осв=Руст.осв ∙ Кспр.осв,

где Кспр.осв – коэффициент спроса освещения (у нас, равен 1).

Рпотр.осв= 1500*1 = 1500 Вт.

Найдём потребную реактивную мощность на общее рабочее освещение Qпотр.осв. по формуле:

Qпотр.осв.=Рпотр.осв. · tgφосв=Рпотр.осв. · 0,33.

 

Для люминесцентных ламп реактивная мощность потребляется дросселями светильников. Приближенно считаем, что cosφосв=0,95  (т.е. tgφосв= 0,33).

Вычислим потребную реактивную мощность на  общее  рабочее освещение:

Qпотр.осв.=1500*0,33=4950 Вт.

Теперь сведем все данные в таблицу для общей наглядности:

Расчет освещения

                                                                                 Таблица №2.

Величина	Руст.осв.	Рс.	Рпотр.осв	Qпотр.осв	k
Ед. измер.	Вт	Вт	Вт	Вт
Значение	15000	80	15000	4950	0.33

 

4. Расчет мощности трансформаторов

Цеховые подстанции могут быть одно-трансформаторными и двух трансформаторными. Применение подстанций с числом трансформаторов более двух, как правило, экономически нецелесообразно.

Одно-трансформаторные подстанции следует применять для потребителей 2 и 3 категории, в частности при двухсменной работе, когда недовыработка продукции за время перерыва питания может быть восполнена работой в третью смену. При этом необходимо предусматривать складской резерв трансформаторов и резервирование питания наиболее ответственных потребителей.

Двух трансформаторные цеховые подстанции следует применять при значительной мощности нагрузок и для потребителей 1 категории, а также при трехсменной работе электроприемников 2 категории. Кроме того, двух трансформаторные цеховые подстанции могут оказаться целесообразными в следующих случаях:

при неравномерном суточном или годовом графике нагрузок, в частности, при наличии сезонных нагрузок или при одно-двухсменной работе со значительной разницей загрузки смен;

когда мощность трансформаторов лимитируется условиями их транспортировки, высотой помещения и другими соображениями, требующими уменьшения массы или габаритов трансформаторов;

при расширении подстанции, если окажется нецелесообразной замена существующего трансформатора на более мощный.

Найдём мощность трансформатора следующим образом:

а) Определим суммарную установленную мощность всех электродвигателей цеха:

где - номинальная мощность - го электродвигателя;

-число электродвигателей  в цехе.

Вычислим суммарную установленную мощность всех  электродвигателей цеха:

Руст = 5500 + 5500+7500+4000+4000+11000+15000+15000+15000+15000+22000+22000+

18500=160000 Вт.

 

б) Определим  активную потребную мощность электродвигателей :

где: - суммарная установленная мощность всех электродвигателей цеха;

- коэффициент спроса.

Вычислим активную потребную мощность электродвигателей:

Рпотр. = 0,95*160000= 152000 Вт

в) Определим потребную реактивную мощность всех электродвигателей :

где определяют по значению

Найдём значение :

Вычислим значение :

= 0,9*160000/160000=0,9

= 0,12

Вычислим потребную реактивную мощность всех электродвигателей:

= 0,12*152000 = 18240

 

 

 

г) Найдём потребную мощность силового трансформатора по формуле:

= ,

где:

g - коэффициент несовпадения максимумов нагрузки, равный ≈ 0,92;

 и  - суммарные потребные мощности двигателей и освещения.

Вычислим потребную мощность силового трансформатора:

= 143,0953937

По найденной потребной мощности выбираем силовой трансформатор из исходных данных.  Исходя из условия, что:

Мощность необходимого нам трансформатора равна 160 кВА.

Сведем все данные в таблицу:

Расчет мощности трансформатора

                          

 

Выбранный тип трансформатора должен соответствовать требуемой мощности и выходного напряжения. Трансформатор выбирается по необходимым параметрам мощности и выходного напряжения в соответствии со списком этих параметров. Выбран тип трехфазного двухобмоточного трансформатора с масляным охлаждением ТМ-160/0,4. В числителе – номинальная мощность трансформатора (кВт или кВА), в знаменателе напряжение вторичной цепи, цепи цеха, (кВ).

 

 

5. Расчет батареи конденсаторов для повышения коэффициента мощности

Для компенсации реактивной мощности предприятия электротехнической промышленности выпускают статические конденсаторы и  синхронные компенсаторы. Батареи конденсаторов выпускаются на номинальные напряжения 10, 6, 0.38 кВ в трех- и однофазном исполнении.

Батареи конденсаторов (БК) по сравнению с другими источниками реактивной мощности имеют следующие преимущества:

1. Малые потери активной мощности (0.0025... 0.005 кВт/кВАр);
2. Простота эксплуатации (нет вращающихся и трущихся частей);
3. Возможность установки конденсаторов без специальных фундаментов.

Найдём мощность компенсирующих устройств :

Qк=Qпотр.дв – Qэ= Рпотр.дв· (tgφср.взв – tgφэ),   где

Qпотр.дв – расчетная суммарная реактивная потребная мощность двигателей,

Qэ – допустимая  реактивная мощность по договору с энергосистемой,

Рпотр.дв. – расчетная суммарная активная потребная мощность двигателей,

Соsφср.взв – расчетный коэффициент мощности до компенсации,

Соsφэ – требующийся коэффициент мощности после компенсации.

В таблице величина Ртреб. – требующаяся величина активной мощности после компенсации, которая определяется путем умножения суммарной мощности электродвигателей (или освещения) на требующийся коэффициент мощности. Соответственно величина Qтреб.– требующаяся величина реактивной мощности  (допустимая  реактивная мощность по договору с энергосистемой) после компенсации, которая определяется путем умножения суммарной мощности электродвигателей (или освещения) на tgφтреб..

Далее приведена таблица расчетов батареи конденсаторов (таблица 4):

 

 

Расчет батареи конденсаторов

 

Таблица №4

	Руст.	Рпотр.	Qпотр.	Ртреб.	Qтреб.	Cosср.	Cosтреб.	Qк.	tgср.взв	Tgтреб.
Ед. измер.	Вт	Вт	Вт	Вт	Вт			Вт
Двигатели	160000	152000	18240	155200	38094,79	0,9	0,97	-19854,8	0,484322	0,250624
Освешение	15000	1800	4950	14250	451,1225		0,95	4498,877	0,33	0,250624

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6. Определение годового расхода электроэнергии

Для определения годового расхода электроэнергии необходимо иметь данные предыдущих расчетов и годовое число часов работы электросилового оборудования и освещения. Данные расчетов сводятся в таблицу.

Годовой расход активной электроэнергии предприятия определяется как произведение активной мощности на время работы оборудования в году (часов работы в году), формула: Wа.= Рпотр.*tгод., где Wа – активная электроэнергия, потребляемая оборудованием (двигателями, освещением), Рпотр – активная мощность, потребляемая тем же электрооборудованием, tгод. – количество часов работы электрооборудования в году.

Соответственно годовой расход реактивной электрической энергии будет равен произведению реактивной мощности, потребляемой оборудованием, на количество часов работы в году этого оборудования, формула: Wр. =  Qпотр. *tгод. , где  Qпотр. – реактивная мощность, потребляемая оборудованием.

Далее приведена таблица расчетов годового расхода электроэнергии (Таблица №5):

 

 

 

 

Таблица годового расхода электроэнергии 

                Таблица №5

Величины	Установив. мощность Руст.	Коэфф. мощности Cos	Коэфф. спроса Кспр.	Потребная мощность		Часов работы в году tгод.		Годовой расход энергии
				Активная Рпотр.	Реактивная Qпотр.			Активная Wа.	Реактивная Wр.
Ед. измерения	кВт			кВт	кВт			кВт*ч	кВт*ч
Потребители
Двигатели	160	0,97	0,7	155,200	38,095		2000	310400,00	76189,582
Освещение	15	0,95	0,1	14,250	0,451		500	7125,000	225,561
ВСЕГО	175			169,450	38,546			317525,00	76415,143

 

7. Расчет годовой стоимости электрической энергии, потребляемой цехом

Для расчета годовой стоимости электроэнергии необходимо знать расход электроэнергии  предприятием за год (расчеты приведены выше).

Оплату за электроэнергию, израсходованную цехом, в течении года рассчитывают по формуле:

N = (Рмакс*Nо + WаΣ*Nд )* (1–а),  где

N – годовая плата за электpоэнеpгию (pуб),

Pмакс – наибольшая потребляемая получасовая мощность, совпадающая по времени с периодом максимальной нагрузки системы (кВт),