Материал: Проект электроснабжения мостового электрического крана

5. Расчёт сети по потере напряжения при нормальной работе электроприёмников

Передача электрической энергии всегда сопровождается определёнными потерями в системе электроснабжения (в линиях электропередач, трансформаторах и др.).

Существует множество методов снижения потерь электрической энергии. Среди которых можно выделить следующие:

применение повышенного напряжения в электрических сетях;

повышение коэффициента мощности сети;

правильный выбор электрооборудования;

определение рациональных режимов работы электрооборудования;

максимальная загрузка электроприёмников, линий и силовых трансформаторов.

Потерей напряжения на участке сети называется алгебраическая разность между величинами напряжения в начале и в конце этого участка. Расчёт по потере напряжения имеет важное значение, так как высокопроизводительная работа электроприёмников зависит от качества электроэнергии, а последнее определяется уровнем напряжения, подводимого к электроприёмникам.

Суммарные потери напряжения при нормальной работе электроприёмников определяются выражением

 (5.1)

где  - потери напряжения в обмотках трансформатора;

 - потери напряжения в магистральных кабелях;

 - потери напряжения в фидерных кабелях.

Суммарные потери напряжения не должны превышать 40 В, если номинальное напряжение равно 380 В.

Потери напряжения в обмотках трансформатора определяются по формуле:

где 1,5 - коэффициент, учитывающий нагрев обмоток трансформатора от 20 °C до 150 °C.

Определим расчётный ток трансформатора:

 А

Вычислим потери напряжения в обмотках трансформатора:

 В

Потери напряжения в кабельной линии определяются расчётом потерь в магистральном кабеле и расчётом потерь самого мощного электроприёмника, питающегося от этого кабеля. Они рассчитываются по следующей формуле:

 (5.2)

где  - активное сопротивление жил кабеля при 65 °C;

 - коэффициент, учитывающий увеличение сопротивления кабеля из-за влияния индуктивности;

 - фактическая длина кабеля, км.

,  и находятся по таблицам 1.13 и 1.14 «Методического пособия по курсовому проектированию СГХТ».

Рассчитаем первый магистральный кабель.

Рассчитаем потери напряжения самого мощного электроприёмника - КФ 11:

 В

Находим сумму всех потерь на участке сети РП-1:

 - условие выполняется.

Рассчитаем сумму потерь на участке сети РП-2:

 В;

 В;

 В;

 В;

.

Потери напряжения на обоих участках сети при нормальной работе электроприёмников не превышает допустимое значение в 40 В. Следовательно, сечения кабелей выбраны правильно.

Все ранее сделанные в этом пункте расчёты систематизируем в таблице 5.1.

Таблица № 5.1 Суммарные потери

Длина кабеля в вышеприведённой таблице дана в метрах.

6. Выбор аппаратуры управления и защиты

Каждый коммутационно-защитный электрический аппарат (комплектное распределительное устройство на напряжение 6 кВ, автоматический выключатель, электромагнитный пускатель, контакторы и т. д.) должны быть выбраны по номинальному току и напряжению и проверены на отключающую способность.

.1 Выбор магнитных пускателей

Магнитный пускатель - это электрический аппарат, предназначенный для частых включений и отключений, под нагрузкой, силовых электрических цепей. Магнитные пускатели, снабжённые тепловым реле, служат также для защиты двигателей от перегрузки и коротких замыканий.

При выборе типа пускателя для конкретной электроустановки следует учитывать номинальный ток сети; тип и мощность электроприёмников, подключаемых к данному пускателю; токовую нагрузку электродвигателей; сечение отходящих входящих кабелей.

Следует учитывать, что установка электромагнитных пускателей, в сети, без предварительной защиты автоматическими выключателями, не разрешается!

Номинальный ток пускателя должен соответствовать условию:

, (6.1)

где  - расчётный ток кабеля, включаемого через пускатель.

Во избежание ухудшения чувствительности защит от токов КЗ и токов перегрузки не следует выбирать пускатели с завышенными номинальными токами.

Ток аппарата рассчитывают по следующей формуле:

 (6.2)

В качестве примера рассчитаем фидерный кабель, питающий электродвигатель главного подъёма мостового крана:

 А

Выбираем пускатель, по справочнику, ближайший больший по номинальному току - ПВИ-250, его номинальный ток равен 250 А, что больше, чем 163,2, условие выполняется.

Результаты дальнейших расчётов и выбор коммутационно-защитной аппаратуры занесём в таблицу 6.1.

.2 Выбор автоматических выключателей

Автоматические выключатели - это электрические аппараты, обеспечивающие одновременно функции коммутации силовых цепей (токи от единиц ампер до десятков тысяч) и защиты электроприёмника, а также сетей, от перегрузки и коротких замыканий. Аппараты имеют тепловой расцепитель и, как правило, электродинамический расцепитель. Автоматы снабжаются дугогасящими устройствами в виде фибровых пластин либо дугогасящих камер.

Автоматы используются для коммутации и защиты цепей электроустановок различного назначения, электродвигателей. Они устанавливаются в шкафах отходящих линий комплектных трансформаторных подстанций, и т.д.

Автоматы выпускаются на переменные напряжения от 220 до 660 В и постоянные - от 110 до 440 В, с ручным и электродвигательным приводом.

Выбор автоматических выключателей производится по номинальному току и напряжению сети.

Расчётный ток аппарата вычисляется по формуле (6.2).

В качестве примера рассчитаем и выберем автоматический выключатель, защищающий сеть РП-1. Расчётный ток аппарата равен:

А

Выбираем по справочнику автоматический выключатель А 3140, I=600 А, что больше, чем 508,8 А. Результаты остальных расчётов и выбор автоматических выключателей сведены в таблицу 6.1.

Таблица № 6.1

Рассчитаем и выберем КРУ на напряжение 6 кВ. Номинальный ток ячейки должен соответствовать следующему условию:

Исходя из данных, приведённых в справочнике, выбираем КРУ РВД-6 с номинальным током аппарата 20 А.

Заключение

Основной задачей данного курсового проекта являлась задача расчёта и проектирования схемы электроснабжения мостового электрического крана. При этом выбранная схема электроснабжения должна удовлетворять всем требованиям экономичности, качества и надёжности.

Для этого были рассчитаны: суммарная нагрузка электрооборудов-ания; номинальные токи, протекающие через кабели; экономическая площадь поперечного сечения жил кабелей; токи двухфазного и трёхфазного короткого замыкания в сетях высокого и низкого напряжения; приведённые длины кабелей; потери напряжения в сети при нормальной работе электроприёмников; были рассчитаны токи уставок максимально-токовой защиты.

По произведённым расчётам были выбраны: мощность и тип питающего трансформатора (ТМ-160/6); тип силовых низковольтных и высоковольтных кабелей, площадь поперечного сечения их жил; магнитные пускатели и автоматические выключатели, токи их уставок.

Список литературы

1. Правила устройства электроустановок, издание шестое.

. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию, том 1, «Энергоатомиздат», 2014 г.

. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию, том 2, «Энергоатомиздат», 2008 г.

. Электрические кабели, провода, шнуры, справочник «Энергоатомиздат», 2010 г.

. Коновалова Л.Л. Электроснабжение промышленных предприятий и установок, «Энергоатомиздат», 2009.

. Методическое пособие Соликамского горно-химического техникума

. И.И. Алиев Справочник по электротехнике и электрооборудованию М. 2012

. Электрические машины, справочник, том 1

. Электрические машины, справочник, том 2

. Электрические аппараты низкого напряжения, справочник, М. 2008 г.