Материал: Расчет электроснабжения цеха

Расчет электроснабжения цеха

Введение

Успешное выполнение задач по реконструкции народного хозяйства на основе научно-технического прогресса по автоматизации с применением средств электронно-вычислительной техники, имеет отношение к реконструкции и автоматизации предприятий промышленности строительных материалов. В этой отрасли народного хозяйства производятся значительные работы по повышению технического уровня действующих производств, механизации и автоматизации, технологических процессов Создание автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП) и производством (АСУП) приводит к улучшению условий труда.

Современная автоматизация производства не мыслима без широкой электрификации, оснащения предприятий современными приборами высокой чувствительности и точности в нашей стране, имеется широкая материальная база для автоматизации производства, т.к темпы электрификации колоссальны Автоматизация электрической основе предусматривает замену механических звеньев технической цепи электрическими, а это возможно лишь в том случае, если каждая производственная машина снабжена своим электродвигателем. За последнее время всё в большем количестве появляются машины, представляющие собой агрегаты, в которых одновременно используются несколько; электродвигателей, причём некоторые из них вмонтированы в машину и являются неотъемлемой её частью.

На предприятиях строительных материалов всё больше широкое применение находят системы управления современным производством при помощи управляющих вычислительных машин.

Опыт передовых заводов промышленности должен стать достоянием всех заводов строительных материалов. Это позволит поднять на более высокую ступень техническую культуру производства, добиться редкого подъёма производительности труда и дать стройкам страны дольше строительных материалов.

1. Краткая характеристика помещения цеха и потребителей электроэнергии

Помещение цеха Обжиг №2 сухое, без химически агрессивной среды, пыль не токопроводящая (ПУЭ 1.1.12) без пожара и взрывоопасных зон. (ПУЭ 7.3.22), с повышенной опасностью поражения током (ПУЭ 1.1.13).

В цехе обжига установлены следующие электроприемники:

Вращающаяся печь

Основные характеристики:

Общий вес вращающейся части печи - G=300т;

Радиус печи внутренней - Rсв=1,5м;

Длина печи - L=80м;

Частота вращения печи - n=1,2 об/мин;

Коэффициент трения скольжения цапф роликов - f=0,03;

Радиус цапф роликов - rц=0,15м;

Коэффициент расхода мощности на преодоление трения в приводном механизме и в уплотнениях холодных и горячих концов печи, о.е - η=0,9;

Элеватор

Основные характеристики:

Производительность - Q=25т/ч;

Высота подъема - H=12м;

КПД механизма - η=0,35; о.е.

Ленточный транспортер

Основные характеристики:

Производительность - Q=25т/ч;

Длина транспортера - L=45м;

Высота подъема - H=2,5м;

КПД механизма - η=0,91; о.е.

Вентиляторы

Основные характеристики:

Производительность - Q=25м³/с;

Давление - H=400 Па;

КПД вентилятора - ηв=0,7; о.е.

КПД передачи - ηп=1; о.е.

. Расчет мощности и выбор электродвигателей для механизмов

электрический нагрузка провод освещение

Расчётная мощность электродвигателя вращающейся печи определяется по формуле :

Рр =(1,25/ η)*0,736*(0,288* Rсв³*L*n+6.4*F*rц*G*n)

Рр =(1,25/0,9)*0,736*(0,288*1,5*80*1,2+6,4*0,03*0,15*300*1,2)=106 кВт

где Rсв - радиус печи внутренней, м

L - длина печи, м- частота вращения печи, об/мин- коэффициент трения скольжения цапф роликов, о.е.ц - радиус цапф роликов, м- общий вес вращающейся части печи, т

η - коэффициент расхода мощности на преодоление трения в приводном механизме и в уплотнениях холодных и горячих концов печи, о.е.

Для привода вращающейся печи выбираем трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором так как он удовлетворяет всем требованиям привода. (больной пусковой момент и регулирование скорости)

При выборе ЭД должно соблюдаться условие, Рнд>Рр.

Т.к помещение влажное, невзрывоопасное, в соответствии с ПУЭ-5.3.17 выбираем степень защиты от воздействий окружающей среды IP-44 (закрытое исполнение)

Двигатель выбираю для умеренного климата (У) с установкой в помещениях с естественной вентиляцией (3)

Конструктивное исполнение по способу монтажа IM-IOOI - горизонтальное, на лапах с одним выступающим концом вала..

Если привод имеет большой пусковой момент и требует небольшого регулирования скорости, рекомендуется применять асинхронные двигатели с фазным ротором.

Выбираю двигатель типа 4АНК250М4У3.

Рнд= 110 кВт, nс= 1500 об/мин , Sн=3,5 %, cosφ=0.9 η=92.0%

Номинальный ток ЭД находится по формуле:

нд =(Pном*10³)/√3*Uн* cosφ* η), А

Iнд =(110*1000)/1,73*380*0,92*0,9=110000/544,3=202,1 А

где Pном - номинальная мошьность двигателя, кВт

Uн - номинальное напряжение, В

η - КПД двигателя, о,е,

Расчетная мощность электродвигателя привода элеватора определяется по формуле:

=K*((Q*H)/(270* η))

P=1,1((2,5*12)/(270*0,35)=3,5 кВт

где K - коэффициент запаса, о,е,

Q - производительность , т/ч- высота подъема, м

η - КПД механизма, о,е,

Расчетная мощность электродвигателя привода ленточного транспортера определяется по формуле

=(K*Q*(c*L*H))/(270* η). кВт

P =(1,1*2,5*(0,5*45+2,5)=687,5/245,7=2,8 кВт

где K - коэффициент запаса, о,е,

Q - производительность , т/ч- высота подъема, м

С- расчетный коэффициент, о,е,- длина конвейера между барабанами, м

η - КПД механизма, о,е,

Расчетная мощность электродвигателя привода вентилятора определяется по формуле

P=(K*Q*H*10³)/ηв*ηп), кВт

P=(1,1*6*400*1000)/(0,7*1)=3,8 кВт

где K - коэффициент запаса, о,е,

Q - производительность , м³/ч- давление, Па

ηв и ηп - КПД вентилятора и передачи, о,е,

Для данного привода выбираем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Данные расчета свожу в таблицу 1

Таблица 1

. Расчет и выбор аппаратуры управления и защиты

Электромагнитные пускатели служат для дистанционного управления ЭД напряжением до 660 В., нулевой зашиты (от самозапуска) и зашиты от перегрузок.

При выборе пускателя учитывается:

.. Степень его зашиты от воздействия окружающей среды.

. Номинальные ток Iнп и напряжение пускателя Uнп,

нп ≥ Iнд Uнп ≥ Uнд

.Наличие или отсутствие теплового реле или другой зашиты

.Наличие или отсутствие реверса

. Напряжение и род тока включающей катушки и силовой сети

. Количество замыкающих и размыкающих контактов вспомогательной цепи.

. Категория применения аппаратов ( АС,ДС) (10 с.255)

Для управления электродвигателем вращающейся печи выбираем контактор типа КТ6033БУ3 Iнп =250А, 250 > 202,1 Uнп = 380 В, 380 = 380. Тепловое реле РТЛ1008У3.

Подключаем через измерительный трансформатор тока Т066 300/5.

При этом вторичный номинальный ток двигателя:=202.1*5/300=3.37 А

Для управления электродвигателем элеватора выбираем пускатель открытого исполнения (т.к. он будет установлен в шкафу управления) с тепловым реле (режим работы двигателя продолжительный ПУЭ 5.3.5.7) нереверсивный (привод реверса не требует), с напряжением катушки UHK = 220 В, f = 50Гц с одним замыкающим контактам вспомогательной цепи согласно схеме (Для размножения контактов служит приставка ПКЛ)

Тип пускателя ПМЛ-1200, с тепловым реле РТЛ, Iнп =10А, 10 > 8,5 Uнп = 380 В, 380 = 380.

Выбор магнитных пускателей для остальных электродвигателей производится . аналогично и результаты этого сводятся в таблицу 2.

Тепловые реле предназначены для защиты электродвигателей от перегрузок недопустимой продолжительности

Теплового реле выбираются по условию;

с.р.э ≥ Iнд

где Iс.р.э - среднее значение тока нагревательного элемента, А..

Ток уставки регулятора реле определяют по формуле (17 с. 527)

где- Iнд- номинальный ток двигателя, А

τ - температура окружающей среды, °С при τ - 35 С °,уст.р= Iнд

Принимаем τ - 45 °С

Для теплового реле двигателя вращающейся печи ток уставки реле

Выбираем реле РТЛ-1008У4. Номинальный ток реле Iнр = 25 А,Iср.э = 3,2 А. Диапазон регулирования тока (2,4....4,0)А .

Уcmавку регулятора сmавим в положение 3,7 А. При изменении температуры окружающей среды.. положение уставки регулятора следует корректировать.

Для теплового реле двигателя элеватора ток уставки реле

Выбираем реле РТЛ-1014У4. Номинальный ток реле Iнр = 25 А,Iср.э = 8,5 А. Диапазон регулирования тока (7,0....10,0)А .

Уcmавку регулятора сmавим в положение 9,4 А. При изменении температуры окружающей среды.. положение уставки регулятора следует корректировать.

Выбор тепловых реле для остальных электродвигателей производится аналогично и результаты заносятся, в таблицу 2.

Предохранители защищают электродвигатели от последствий КЗ (ПУЗ-5.3.56)

При выборе учитываем:

) Номинальное напряжение Uн.пр предохранителя.

н.пр ≥Uн.пр

)Номинальный ток плавкой вставки предохранителя Iн.вст

н.вст ≥ Iпуск / α = ( iп*Iнд )/ ( 1, 6 - 2, 5 )

где Iпуск. - пусковой ток электродвигателя, А.п - кратность пускового тока электродвигателя (Из табл. 1)нд - номинальный ток электродвигателя, А (из табл. 1)

α -коэффициент, учитывающий условия пуска электродвигателя (ПУЭ 5.3,56)

При тяжелом пуске α = 1,6...2 (и при легком, но частом) , при легком α = 2,5

Для ответственных механизмов допускается независимо от условий пуска α = 1,6.

Привод вращающейся печи имеет тяжелый пуск, кратность пускового тока ля асинхронного двигателя с фазным ротором принимаем равным (Iп=3) следовательно =3*202,1/2=303,15 А

Таблица 2

Выбираем предохранитель типа ПН-2-400 Iн.пр=400 A, Uн.пр =380 В

=380.

Ток плавкой вставки Iн..вст.=315

Выбор предохранителей для остальных электродвигателей производиться аналогично и результаты сводятся в таблицу 2.

Автоматические выключатели применяются для защиты электродвигателей от последствий к.з. (ПУЭ 5.3.56) при помощи электромагнитных расцепителей и перегрузки током недопустимой продолжительности (ПУЭ 53.57), если они имеют тепловой расцепитель.

При выборе выключателя учитывается

)Номинальное напряжение Uн . в выключателя

н . в ≥ Uн . д

)Номинальный ток расцепителя (теплового, комбинированного)- чтобы выключатель сработал при перегрузках

н. расц ≥ Iн . д

) Ток отсечки выключателя Iотс и пусковой ток двигателя Iпуск

(ПУЭ 1.7.79) чтобы выключатель не отключался от пускового тока двигателя.

отс / Iпуск = Iотс / (Iп * Iнд ) ≥ ( 1,25 или 1,4 )

,25- при токе выключателя более 100 А

,4 - при токе до 100 А

) Надежность отключения при однофазных замыканиях, Iкз (ПУЭ7.3.79)- для защиты персонала от поражения электрическим током при пробое изоляции на корпус.

Iкз / Iотс ≥ (1,25 или 1, 4)

Для вращающейся печи Iотс= 12*Iрасц выбираем выключатель типа ВА51-35

пуск=iп*Iнд=3*202,1=606,3 Аотс=12*250=3000 Аотс/ Iпуск=3000/606,3=4,9>1.25

Выбор автоматических выключателей для остальных электродвигателей производиться аналогично и результаты сводятся в таблицу 3

Таблица 3