Лабораторная работа №3 Ознакомление с методикой расчёта электрических нагрузок цеха. Выбор числа и мощности питающих трансформаторов

 

Цель:приобрести навыки в определении электрических нагрузок цеха в выборе числа и мощности питающих трансформаторов.

 

Задание:

1) ознакомиться с методикой расчёта электрических нагрузок цеха по коэффициенту максимума;

2) ознакомиться с методикой выбора числа и мощности питающих трансформаторов.

 

Оборудование и материалы:

 

1) данные для расчёта согласно задания.

 

Методические указания

 

Метод коэффициента максимума – это основной метод расчёта электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных Рм; Qм; Sм расчётных нагрузок группы электроприёмников.

 

,

 

,

 

,

 

где Рм – максимальная активная нагрузка, кВт;

Qм – максимальная реактивная нагрузка, квар;

Sм – максимальная полная нагрузка, кВ·А;

Км – коэффициент максимума активной нагрузки;

- коэффициент максимума реактивной нагрузки;

Рсм – средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт;

Qсм – средняя реактивная мощность за наиболее загруженную смену квар.

 

Рсм=Ки×Рн,

,

 

где Ки – коэффициент использования электроприёмников, определяется на основании опыта эксплуатации по таблице 5;

Рн – номинальная активная мощность, приведённая к длительному режиму;

- коэффициент реактивной мощности.

 

Км – F (Ки; nэ) определяется по таблицам (графикам), а при отсутствии может быть вычислен по формуле

 

,

 

где nэ – эффективное число электроприёмников;

 

Ки.ср. – средний коэффициент использования группы электроприёмников

 

,

 

где Рсм ; Рн - суммы активных мощностей за смену и номинальных в группе электроприёмников, кВт.

nэ=F (n, m, Ки.ср., Рн) может быть определено по упрощённым вариантам (таблица 6),

где n – фактическое число электроприёмников в группе;

m – показатель силовой сборки в группе

 

,

 

где Рн.нб, Рн.нм. – номинальные приведённые к длительному режиму активные мощности электроприёмников наибольшего и наименьшего в группе, кВт.

 

– коэффициент максимума реактивной нагрузки в соответствии с практикой проектирования принимается = 1,1 при nэ 10; = 1 при nэ 10.

 

Таблица 5 – Рекомендуемые значения коэффициентов использования

 

Наименование механизмов и аппаратов	Ки
Металлорежущие станки мелкосерийного производства с нормальным режимом работы (токарные, фрезерные, сверлильные, точильные, карусельные и т.д.)	0,14	0,5
Металлорежущие станки с тяжёлым режимом работы (штамповочные прессы, автоматы, револьверные, обдирочные, зубофрезерные, а также крупные токарные, строгальные, фрезерные, карусельные, расточные)	0,17	0,65
Металлорежущие станки крупносерийного производства с нормальным режимом работы (те же)	0,16	0,6
Переносной инструмент	0,06	0,65
Вентиляторы, сантехническая вентиляция	0,6	0,8
Насосы, компрессоры, дизельгенераторы	0,7	0,8
Краны, тельферы	0,1	0,5
Сварочные трансформаторы	0,3	0,4
Сварочные машины, стыковые и точечные	0,2	0,6
Печи сопротивления, сушильные шкафы, нагревательные приборы.	0,75	0,95

 

Приведение мощностей 3-фазных электроприемников к длительному режиму

Р_н = Рп

-для электроприемников ДР;

 

- для электроприемников ПКР;

 

- для сварочных трансформаторов ПКР;

 

- для трансформаторов ДР,

 

где Р_и, Р_п — приведенная и паспортная активная мощность, кВт;

S_П — полная паспортная мощность, кВ·А;

ПВ — продолжительность включения, отн. ед.;

ПКР - повторно кратковременный режим;

ДР - длительный режим.

 

Приведение 1-фазных нагрузок к условной 3-фазной мощности.

Нагрузки распределяются по фазам с наибольшей равномерностью и определяется вели­чина неравномерности Н

,

 

где Рф.нб, Рф.нм — мощность наиболее и наименее загруженной фазы, кВт. При Н > 15 % и включении на фазное напряжение

 

,

где Р_у⁽³⁾ — условная 3-фазная мощность (приведенная), кВт;

Р ⁽¹⁾_м.ф. — мощность наиболее загруженной фазы, кВт.

При Н > 15 % и включении на линейное напряжение

 

- для одного электроприемника;

 

 

- для нескольких электроприемников.

При Н < 15 % расчет ведется как для 3-фазных нагрузок (сумма всех 1-фазных нагрузок).

Примечание - Расчет электроприемников ПКР производится после приведения к длительному режиму.

Определение потерь мощности в трансформаторе

Приближенно потери мощности в трансформаторе учитываются в соответствии с соот­ношениями

,

,

,

.

 

Определение мощности наиболее загруженной фазы

При включении на линейное напряжение нагрузки отдельных фаз однофазных электропри­емников определяются как полусуммы двух плеч, прилегающих к данной фазе (рисунок 6)

 

,

 

,

.

 

Из полученных результатов выбирается наибольшее значение.

 

 

Рисунок 6 - Схема включения 1-фазных нагрузок на линейное напряжение

 

При включении 1-фазных нагрузок на фазное напряжение (рисунок 7) нагрузка каждой фазы опреде­ляется суммой всех подключенных нагрузок на эту фазу.

 

 

Рисунок 7 – Схема включения 1-фазных нагрузок на фазное напряжение

Для заполнения сводной ведомости нагрузок по цеху (таблица 12) найдем показатели с помощью таблиц 6 – 9, 11.

Упрощенные варианты определения nэ можно определить по таблице 6.

 

Таблица 6 –Упрощенные варианты определения nэ

 

 

 

п	Ки.ср	т	Рн	Формула для nэ
<5	0,2	3	Переменная
5	0,2		Постоянная	nэ = п
5	0,2	<3	Переменная	nэ = п
5	<0,2	<3	nэ не определяется, а Рм = К3Рн. где К3 — коэффициент загрузки –Кз(пкр) = 0,75 (повторно-кратковремен­ный режим) К3(др) = 0,9 (длительный режим) Кз(ар) = 1 (автоматический режим)

 

Продолжение таблицы 6

 

5	0,2		Переменная
5	<0,2		Применяются относительные единицы nэ = пэ*n; nэ* = F(n*, P*);
>300	0,2		—	nэ = п
Примечание - К3 — коэффициент загрузки — это отношение фактической потребляемой активной мощ­ности (Рф) к номинальной активной мощности (Рм) электроприемника; пэ* - относительное число эффективных электроприемников определяется по таблице 6; п1 — число электроприемников с единичной мощностью больше или равной 0,5Рн.нб; п* — относительное число наибольших по мощности электроприемников; Р* — относительная мощность наибольших по мощности электроприемников.

Коэффициент максимума К_м определяем по таблице 7.

 

Таблица 7 - Зависимость К_м = F(пэ, K_H)

 

 

 

пэ	Коэффициент использования, КН
0,1	0,15	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9
	3,43	3,22	2,64	2,14	1,87	1,65	1,46	1,29	1,14	1,05
	3,23	2,87	2,42		1,76	1,57	1,41	1,26	1,12	1,04
	3,04	2,64	2,24	1,88	1,66	1,51	1,37	1,23	1,1	1,04
	2,88	2,48	2,1	1,8	1,58	1,45	1,33	1,21	1,09	1,04
	2,72	2,31	1,99	1,72	1,52	1,4	1,3	1,2	1,08	1,04
	2,56	2,2	1,9	1,65	1,47	1,37	1,28	1,18	1,08	1,03
	2,42	2,1	1,84	1,6	1,43	1,34	1,26	1,16	1,07	1,03
	2,24	1,96	1,75	1,52	1,36	1,28	1,23	1,15	1,07	1,03
	2,1	1,85	1,67	1,45	1,32	1,25	1,2	1,13	1,07	1,03

Продолжение таблицы 7

	1,99	1,77	1,61	1,41	1,28	1,23	1,18	1,12	1,07	1,03
	1,91	1,7	1,55	1,37	1,26	1,21	1,16	1,11	1,06	1,03
	1,84	1,65	1,5	1,34	1,24	1,2	1,15	1,11	1,06	1,03
	1,71	1,55	1,4	1,28	1,21	1,.17	1,14	1,1	1,06	1,03
	1,62	1,46	1,34	1,24	1,19	1,16	1,13	1,1	1,05	1,03
	1,25	1,41	1,3	1,21	1,17	1,15	1,12	1,09	1,05	1,02
	1,5	1,37	1,27	1,19	1,15	1,13	1,12	1,09	1,05	1,02
	1,45	1,33	1,25	1Д7	1,14	1,12	1,11	1,08	1,04	1,02
	1,4	1,3	1,23	1,16	1,14	1,11	1,1	1,08	1,04	1,02
	1,32	1,25	1Д9	1,14	1,12	1,1	1,09	1,07	1,03	1,02
	1,27	1,22	1Д7	1,12	1Д	1,1	1,09	1,06	1,03	1,02
	1,25	1,2	1,15	1,11	1,1	1,1	1,08	1,06	1,03	1,02
	1,23	1,18	1,13	1,1	1,09	1,09	1,08	1,06	1,02	1,02
	1,21	1,17	1,12	1Д	1,08	1,08	1,07	1,05	1,02	1,02

 

 

Численное значение пэ * определяем по таблице 8.

 

Таблица 8 - Значения пэ * ⁼ F(n*, Р*)

 

 

 

пэ *	Р*
	0,95	0,9	0,85	0,8	0,75	0,7	0,65	0,6	0,55	0,5	0,45	0,4	0,35	0,3	0,25	0,2	0,15	0,1
						7/8
0,005 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,10 0,15 0,20	0,005 0,009 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,09 0,14 0,19	0,005 0,011 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,1 0,16 0,21	0,006 0,012 0,02 0,04 0,05 0,06 0,07 0,09 0,12 0,17 0,23	0,007 0,013 0,03 0,04 0,05 0,07 0,08 0,11 0,13 0,2 0,26	0,007 0,015 0,03 0,04 0,06 0,07 0,09 0,12 0,15 0,23 0,29	0,009 0,017 0,03 0,05 0,07 0,08 0,10 0,13 0,17 0,25 0,33	0,01 0,019 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12 0,15 0,19 0,28 0,37	0,011 0,023 0,04 0,07 0,09 0,11 0,13 0,17 0,22 0,32 0,42	0,013 0,026 0,05 0,08 0,1 0,13 0,15 0,2 0,25 0,37 0,47	0,016 0,031 0,06 0,09 0,12 0,15 0,18 0,24 0,29 0,42 0,54	0,019 0,037 0,07 0,11 0,15 0,18 0,21 0,28 0,34 0,48 0,64	0,024 0,047 0,09 0,13 0,18 0,22 0,26 0,33 0,4 0,56 0,69	0,03 0,059 0,011 0,16 0,22 0,26 0,31 0,4 0,47 0,67 0,76	0,03 0,059 0,011 0,16 0,22 0,21 0,27 0,33 0,38 0,48 0,56	0,051 0,1 0,019 0,27 0,34 0,41 0,47 0,57 0,66 0,8 0,89	0,073 0,14 0,026 0,36 0,44 0,51 0,58 0,68 0,70 0,88 0,93	0,11 0,2 0,36 0,48 0,57 0,64 0,7 0,79 0,85 0,93 0,95	0,13 0,32 0,51 0,64 0,72 0,79 0,83 0,89 0,92 0,95	0,34 0,52 0,71 0,81 0,86 0,9 0,92 0,94 0,95
0,25 0,30 0,35 0,4 0,45 0,5 0,55	0,24 0,29 0,33 0,38 0,43 0,48 0,52	0,26 0,32 0,37 0,42 0,47 0,53 0,57	0,29 0,35 0,41 0,47 0,52 0,58 0,63	0,32 0,39 0,45 0,52 0,58 0,64 0,69	0,36 0,43 0,5 0,57 0,64 0,7 0,75	0,41 0,48 0,56 0,63 0,7 0,76 0,82	0,45 0,53 0,62 0,69 0,76 0,82 0,87	0,51 0,6 0,68 0,75 0,81 0,89 0,91	0,57 0,66 0,74 0,81 0,87 0,91 0,94	0,64 0,73 0,81 0,86 0,91 0,94 0,95	0,71 0,8 0,86 0,91 0,93 0,95	0,78 0,86 0,91 0,93 0,95	0,85 0,9 0,94 0,95	0,72 0,84 0,95	0,83 0,95	0,95
0,6	0,57	0,63	0,69	0,75	0,81	0,87	0,91	0,94	0,95
0,65	0,62	0,68	0,74	0,81	0,86	0,91	0,94	0,95
0,7	0,66	0,73	0,8	0,86	0,9	0,94	0,95

Продолжение таблицы 8

						7/8
0,75	0,71	0,78	0,85	0,9	0,93	0,95
0,8	0,76	0,83	0,89	0,94	0,95
0,85	0,8	0,88	0,94	0,95
0,9	0,85	0,92	0,95
1,0	0,95

 

 

Технические данные электроприемников различного оборудования (станки, ленточный конвейер и т.д.) даны в таблице 9.

 

Таблица 9 – Технические данные электроприемников

 

 

Наименование электроприемника	РИ, кВт	п	КИ	COS	tg
3-фазныйДР Компрессорная установка			0,65	0,8	0,75
Вентиляторная установка			0,7
Насосная установка
Станок фрезерный	11,5		0,14	0,5	1,73
Станок токарный
Станок строгальный
Станок карусельный
Станок наждачный	2,8
Станок винторезный
Станок расточный
Станок шлифовальный
Станок слиткообдирочный
Станок галтовочный
Молот ковочный
Пресс штамповочный	4,5		0,24	0,65	1,17
Автомат фрезерный	7,5		0,17
Печь индукционная				0,35	2,67
Печь дуговая				0,87	0,56
Печь сопротивления			0,8	0,95	0,33
Конвейер ленточный,			0,55	0,75	0,88
Транспортер роликовый
3-фазный ПКР Кран мостовой, ПВ = 25 %			0,05	0,5	1,73
Тележка подвесная, ПВ = 40 %			0,1
Тельфер транспортный, ПВ = 60 %
1-фазный ПКР Трансформатор сварочный ПВ = 40%	28КВА		0,2	0,4	2,29

Продолжение таблицы 9

Аппарат дуговой сварки ПВ=60%	16КВА		0,3	0,35	2,67
Аппарат стыковой сварки ПВ=25%	14КВА		0,35	0,55	1,51
Осветительная установка Лампы накаливания	9Вт/м2	0,85		-
Газоразрядные лампы	11Вт/м2	0,95	0,33

 

По таблице 10 определяем варианты индивидуальных заданий.

 

Таблица 10 - Варианты индивидуальных заданий

 

Вариант	Категория электроснабжения	Sм	Номера электроприёмников по таблице	Вариант
			1-4-14-17-23-25-28	2-5-15-18-23-25-29
			2-5-15-18-24-26-29	1-4-14-17-24-26-28
			3-6-16-21-22-26-28	1-7-14-17-23-26-29
			1-7-14-17-23-27-29	3-6-16-20-22-26-28
			2-8-15-18-24-25-28	3-9-16-19-24-27-29
			3-9-16-22-25-29	2-8-15-22-25-28
			1-10-14-17-24-27-28	2-11-15-18-24-25-29
			2-11-15-18-22-25-29	1-10-14-17-22-25-28
			3-12-16-19-23-25-28	1-13-18-22-23-26-29
			1-13-18-20-22-26-29	3-12-16-22-25-28
			2-14-19-21-24-27-28	3-15-17-20-24-27-29
			3-15-17-20-23-26-29	2-14-19-21-23-26-28
			3-16-19-20-24-27-28	2-7-17-21-24-27-29
			2-7-17-21-22-26-29	3-16-19-20-24-26-28

 

 

Продолжение таблицы 10

			1-10-18-22-23-27-28	1-7-19-21-24-25-29
			2-10-18-20-22-26-29	4-6-15-18-21-23-27-28

 

Порядок выполнения работы

 

Исходя из таблицы 10 индивидуальных заданий, по номеру студента в журнале выписываются данные задания для лабораторной работы. Исходя из категории электроснабжения потребителей, составляется схема ЭСН с учётом распределения нагрузки (рисунок 8). Технические данные электроприемников берем из таблицы 9.

		Секция 2 10кВ

 

T2

T1

 

 

SF2

SF1

SF3

SF4

SF5

 

Рисунок 8 – Схема ЭСН

 

Так как трансформаторы должны быть одинаково загружены, то нагрузка распределяется по секциям примерно одинаково, а поэтому принимаются следующие распределения нагрузок:

- ШР – 1 - для трёхфазных нагрузок с ПКР;

- ШР – 2 – для однофазных нагрузок;

- ЩО – для освещения площади цеха;

- ШРА – 1 и ШРА – 2 для трёхфазных нагрузок ДР.

Данный выбор позволит уравнять нагрузки на секциях и сформировать схему электроснабжения. Распределение нагрузок по секциям заносим в таблицу 11.

 

Таблица 11 - Распределение нагрузок по секциям

 

Секция 1	Нагрузка приведённая, кВт	Секция 2
ШР – 1			ШР2 – 2
Тельфер 3,9*8	31,2	42,6	42,6 Трансформатор сварочный
		3,5	ЩО
ШРА – 1			ШРА – 2
Компрессорная Установка 28*3			28*2 Компрессорная установка
Станок карусельный 40*1			40*1 Станок карусельный
Печь сопротивления 3583			3583 Печь сопротивления
Транспортёр 10*1			10*2 Транспортёр
Итого	270,2	267,1	Итого

 

 

Нагрузку однофазных приёмников с ПКР, включённых на фазное напряжение приводятся по формулам к длительному режиму и к условной трёхфазной, мощности. Нагрузка каждой фазы определяется суммой всех подключённых нагрузок на эту фазу.

 

Методом удельной мощности определяется нагрузка освещения:

 

Роу = Руд×S

 

Согласно распределения нагрузки по РУ заполняется сводная ведомость (таблица 12) колонки 1,2,3,5,6,7.

 

Колонка 4:

Рнå = Рн × п,

 

кроме ШР-2 с 1 – фазным электроприёмником и ЩО. Так как на ШР-1; ШР-2; ЩО – электроприёмники одного наименования итоговых расчётов не требуется.

Расчёты производятся для ШРА – 1 и ШРА – 2 определяется модуль сборки m, результат заносится в колонку 8 таблицы 12.

Определяется

Рсм=Ки×Рн,

 

Qсм=Рсм×tgj,

 

Sсм.=

 

результаты заносятся в колонки 10; 11; 12 (таблица 12) соответственно.

 

 

Определяется средний коэффициент использования:

 

,

 

,

 

 

для ШРА -1 и ШРА -2.

Результаты заносятся в колонки 9, 6, 7 (таблица 12) соответственно.

Определяются упрощенные варианты определения nэ по таблице 6, а по таблице 8 определяется численное значение пэ*

 

nэ = F (n, m, Ки.ср., Рн) = F (8, > 3, > 0,2, переменная)

 

- результат заносится в колонку 13 (таблица 12).

 

Определяется по таблице 7 коэффициент максимума

 

Км = F (Ки.ср., пэ)

 

- результат заносится в колонку 14 (таблица 12).

 

Определяется

Рм = Км×Рсм,

Qм = Км×Qсм,

Sм =

 

результат заносится в колонки 16,17,18 (таблица 12) соответственно.

 

 

Определяется ток на РУ, результат заносится в колонку 19 (таблица 12)

 

,

,

 

,

 

,

 

.

 

По империческим формулам определяются потери в трансформаторе, результаты заносятся в колонки 16, 17, 18 (таблица 12)

 

DРт = 0,02Sм (н. н.),

DQт = 0,1Sм (н.н.),

DSт = .

 

 

Определяется удельная нагрузка на единицу площади цеха:

 

,

 

где S в.н. – мощность, необходимая для питания всех источников цеха, кВ·А;

F ц – площадь цеха, м².

 

Удельная нагрузка необходима для предварительного выбора мощности трансформатора при σ < 0,2 кВ·А/м .

Целесообразно принимать трансформаторы мощностью до 1000 кВ·А включительно

при σ = (0,2-0,3) кВ·А/м мощность 1600 кВ·А

при σ > 0,3 кВ·А/м мощность 1600 или 2500 кВ·А.

Минимальное число трансформаторов для цеховых ТП одинаковой мощности Sном.т., предназначенных для питания технологически связанных нагрузок, определяется по формуле

 

Nmin = Рсрм / (Кз × Sном.т.) +DN,

 

где Рср.м. – средняя активная мощность технологически связанных нагрузок за наиболее загруженную смену;

Кз – рекомендуемый коэффициент загрузки трансформатора, который зависит от категории надёжности электроснабжения, от числа трансформаторов и способа резервирования;

DN – добавка до ближайшего целого числа.

 

Номинальная мощность трансформатора выбирается по формуле

 

 

Наибольшая реактивная мощность, которую целесообразно передать через трансформаторы в сеть напряжением до 1 кВ определяется по формуле

 

 

Двух трансформаторные подстанции проверяются на аварийный режим работы, когда один из трансформаторов выйдет из строя по формуле

 

1,4Sн.т.≥ Sрå,

 

где Sрå - полная расчётная мощность трансформатора в кВ·А.

 

Если данный трансформатор отвечает условиям расчёта, значит расчёт закончен.

Контрольные вопросы

1 Что такое Кз – коэффициент загрузки и как он выбирается?

2 Как приводится к длительному режиму включённая на линейное напряжение однофазная нагрузка?

3 Что такое экономичное число электроприёмников, от чего оно зависит и как определяется?

 

⇐ Предыдущая123456Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: