Проектирование систем электрификации

Реферат электрификация электроустановка электрический СИСТЕМА ОСВЕЩЕНИЯ, СИСТЕМА ЗАЗЕМЛЕНИЯ, АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА, СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ Объектом курсового проектирования является административное здание.

Цель курсового проекта — закрепление теоретических знаний, полученных при изучении дисциплины «Проектирование систем электрификации» и приобретение практических навыков Курсовой проект состоит из семи разделов: в первом разделе выполняется анализ уровня энергообеспечения объекта проектирования, во втором — расчет системы освещения, в третьем — расчет заземляющего устройства, в четвертомразработка схемы автоматизация процесс, в пятом — проектирование системы электроснабжения, где выбираем сечение кабеля, аппараты защиты, в шестомрасчет системы теплоснабжения где выбираем электрокалорифер, в седьмом — рассчитываем технико-экономические показатели проекта.

ВВЕДЕНИЕ

Основной задачей автоматизации в производстве является максимальное сокращение операций, выполняемых человеком. Эта задача решается разработкой прогрессивных технологических процессов и созданием высокопроизводительных автоматизированных линий и комплексов, реализующих весь технологический процесс без непосредственного участия человека. Средства автоматизации производственных процессов на мелких предприятиях, позволяют существенно облегчить труд работников и повысить их производительность, но не дают экономического эффекта из-за небольшого объема работы. В таких случаях нельзя пренебрегать социальным эффектом автоматизации выражающимся в облегчении и улучшении условии труда, сохранении здоровья работающих. Кроме того в условиях минимизации участия человека в технологическом процессе качество выпускаемой продукции будет стабильно высоким.

Необходимость автоматизации производственных процессов обусловливается. также возникновением новой социальной обстановки, вызванной научно-техническим прогрессом. Она характеризуется возрастающей мобильностью населения, существенными изменениями в быту и жизни людей повсеместным увеличением доли квалифицированного и уменьшением неквалифицированного физического труда, повышением уровня образования.

Автоматизация производственных процессов связана с улучшением технологии производства и совершенствованием технологического оборудования. В своем развитии, она проходит, как правило в три этапа.

Первый — автоматизация отдельных технологических машин с целью повышения культуры производства, производительности труда, качества продукции и эффективности использования технологического оборудования.

На этом этапе широко используются локальные автоматические системы, например системы, автоматически поддерживающие заданные значения величины скорости, давления температуры или других физических величин.

Второй — автоматизация при централизации контроля и управления производственными процессами на базе систем дистанционного контроля и управления Он предусматривает, высокую надежность оборудования и полную механизацию технологических, процессов.

Третий — автоматизация с использованием управляющих ЭВМ, которые для каждого момента времени рассчитывают оптимальные режимы технологического процесса и вырабатывают управляющие команды по всем автоматизируемым операциям На современном уровне развития автоматизации наиболее прогрессивной тенденцией является создание автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУТП). Автоматизация производства это основа развития современной промышленности и единственно возможное направление технического прогресса.

1 АНАЛИЗ УРОВНЯ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ОБЪЕКТА ПРОЕКТИРОВАНИЯ Административное здание. Административное здание предназначено для управляющего персонала. Число работающих составляет 15 человек. Продолжительность рабочего дня 8 часов (с 8 до 17 часов). Строительные конструкции: стены — кирпичные, полы — бетонные, дощатые; окна, двери — деревянные. Здание одноэтажное. Размеры здания (12×42×2,5 м) Для теплоснабжения планируется рассчитать электрокалорифер. Водоснабжение центральное.

2 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМ ОСВЕЩЕНИЯ В настоящее время в любом производственном помещении предусмотрено искусственное освещение. и чрезвычайно важно, чтобы оно было организовано должным образом. Ведь от того, как выполнен электромонтаж освещения, могут зависеть производительность труда, здоровье, а порой и жизни сотрудников предприятия. Чтобы обеспечить комфортные условия работы и свести к минимуму риск несчастных случаев, необходимо обеспечить нормируемую освещённость (лк) на рабочих местах. Для этого и производится расчёт электрического освещения — методом коэффициента использования светового потока. Метод коэффициента использования светового потока, применяют для нахождения равномерного освещения. Расчет выполним для компрессорного помещения и аналогичным же способом рассчитаем для остальных помещений. Размеры административного здания примем согласно варианту 12×42×2,5: Коэффициенты отражения: pп=70%, рс=30%, ррп=10%. Освещения выполним люминесцентными лампами.

Расчет выполним по всей площади помещения, поэтому выбираем рабочее освещение и общую равномерную систему освещения. Выбираем нормируемую освещенность [] Ен = 300 лк, kз = 1,15.

Рассчитываем размещение светильников для аудитории.

2.1 Определяем сторону квадрата где — светотехнически наивыгоднейшее расстояние между светильниками: [1];

— расчетная высота, м.

.

2.2 Расчетную высоту определяют по формуле

где — высота свеса, м: [2];

— высота рабочей поверхности, м:.

.

2.3 Находим число светильников в ряду

2.4 Находим число рядов

2.5 Общее число светильников

2.6 Определяем расстояние от стены до крайнего светильника

.

2.7 Рассчитаем мощность осветительной установки методом коэффициента использования светового потока (нормируется горизонтальная освещенность, ограждающие конструкции светлые, затеняющих предметов нет).

2.8 Определяем индекс помещения По справочнику [1,стр.191] определяем коэффициент использования :

.

2.9 Определяем световой поток лампы

где ЕН — световой поток лампы, установленной в светильнике, лм;

n — число светильников над освещаемой поверхностью;

— коэффициент использования светового потока;

A — площадь освещаемой поверхности, м2;

— коэффициент минимальной освещенности (z=1,15 [2]);

— коэффициент запаса, примем 1,3.

.

По каталогу [3, стр. 62] определяем тип лампы ЛБ-40 с Фт = 1780 лм.

2.10 Определим отклонение потока от расчетного

.

Из условия мы видим что данная лампа подходит. Аналогичным способом рассчитываем для остальных помещений, и результаты расчетов сведем в таблицу 1.

Рассчитав систему освещения методом коэффициента использования светового потока мы выбрали для освещения помещений светильник потолочный влагозащищенный NWL-AS-E218-G13 Navigator.

3 РАСЧЕТ ЗАЗЕМЛЯЮЩЕГО УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК Расчет заземляющего устройства (ЗУ) в электроустановках (ЭУ) с изолированной нейтралью (ИН) ведется в следующей последовательности:

— определение расчетного тока замыкания на землю () и сопротивления ЗУ ();

— определение расчетного сопротивления грунта ();

— выбор электродов и расчет их сопротивления;

— уточнение числа вертикальных электродов и размещение их на плане.

При использовании естественных заземлений сопротивление искусственного заземления находится по формуле:

где — сопротивление искусственных и естественных заземлений, Ом.

Сопротивление заземления железобетонных фундаментов здания, связанных между собой металлическими конструкциями, определяется по формуле

где — удельное сопротивление грунта Ом•м;

— площадь, ограниченная периметром здания, м2.

В любое время года согласно ПУЭ [6]

где — сопротивление заземляющего устройства, Ом (не более 10 Ом);

— расчетный ток замыкания на землю, А (не более 500 А).

Расчетный (емкостной) ток замыкания на землю определяется приближенно по формуле

где — номинальное линейное напряжение сети, кВ;

— длина кабельных и воздушных электрически связанных линий, км.

В электроустановках с ИН до 1 кВ сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом, а при мощности источника до 100 кВА — не более 10 Ом Определение расчетного сопротивления грунта

где — расчетное удельное сопротивление грунта, ;

— коэффициент сезонности, учитывающий промерзание и просыхание грунта, =F (климатическая зона, вид заземлителей), принимается.

Выбор электродов осуществляется по.

Приближенно сопротивление одиночного вертикального заземления определяется по формуле Сопротивление горизонтального электрода (полосы) определяется по формуле

где — длина полосы, м;

— ширина полосы, м; для круглого горизонтального заземлителя м;

— глубина заложения, м.

Сопротивления вертикального и горизонтального электродов с учетом коэффициента использования соответственно

где , — сопротивление вертикального и горизонтального электродов с учетом коэффициентов использования, Ом;

 — коэффициенты использования вертикального и горизонтального электродов [6];

F (тип ЗУ, вид заземлителя, ,),

где — расстояние между вертикальными заземлителями, м;

— длина вертикального заземлителя, м;

— число вертикальных заземлителей.

Необходимое сопротивление вертикальных заземлителей с учетом соединительной полосы

.

Необходимое расчетное число вертикальных заземлителей без учета экранировния

.

Число вертикальных заземлителей с учетом экранирования:

примем равным 5.

Произвели расчет заземления. При расчете были определены расчетный ток замыкание на землю 1,9 А и сопротивление заземляющео устройства. Определили расчетное сопротивление грунта, и составляет 510 Ом. Выбрали электроды и рассчитали их сопротивления. Уточнили число вертикальных электродов, и приняли 5 шт.

Разработка схемы управления приводом вентиляционной установки с возможным регулированием скорости Хорошая система вентиляции обеспечивает подачу свежего воздуха в помещение.

Для обеспечения максимальной эффективности вентиляционная система должна быть спроектирована с учетом особенностей конструкции здания, в котором она устанавливается. Следует учитывать конструкцию здания, географическое положение и т. п. Например, если здание расположено в северном районе, то система вентиляции должна быть приспособлена для условий холодной зимы.

Хорошая система вентиляции должна быть пригодной, надежной и экономичной.

Пригодность означает, что система соответствует особенностям конструкции здания, в котором установлена, а также всем требованиям, предъявляемым к системе.

Надежность означает, что система способна исправно работать в течение запланированного длительного периода при условии проведения регулярного технического обслуживания.

Экономичность означает, что потери энергии в системе сведены к минимуму. Система должна обеспечивать экономию во всех отношениях.

Система должна быть как можно более простой, но не проще того. Это значит, что, система, не смотря на максимальную простоту, должна отвечать определенным требованиям по качеству. Если система слишком упрощена, то вряд ли можно будет гарантировать достаточный уровень качества.

Система должна сочетать в себе все три качества — пригодность, надежность и экономичность. Очень важно правильно сформулировать требования к вентиляционной установке. Не следует экономить, заказывая систему только для воздухообмена. Система должна обеспечивать очистку приточного воздуха от загрязняющих веществ. Технически грамотно спроектированная вентиляционная установка способна обеспечивать большой расход воздуха при экономичном потреблении электроэнергии. Очень важными являются такие функции, как утилизация тепла и возможность регулирования расхода воздуха.

Cхема управления вентиляционной установки, состоящей из вентиляторов В1 — В4 с приводными асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором М1—М4, предназначенной для проветривания помещений и поддержания при этом заданной температуры. Эти требования осуществляются ступенчатым регулированием угловой скорости двигателей путем изменения напряжения статора с помощью автотрансформатора AT, а также выбором количества находящихся в работе вентиляторов. Схема обеспечивает ручное и автоматическое управление вентиляторами; выбор режима работы осуществляется переключателем УП.

Ручное управление имеет место при переводе рукоятки УП в положение +45°, при этом подготавливаются к включению цепи катушек контакторов КМ5, КМ1—КМ4. Двигатели вентиляторов по питанию разделены на две группы: первая группа (Д1 и Д2) подключена к шинам на вторичной стороне AT постоянно; вторая группа Д3 и Д4 присоединяется к шинам AT и включается в работу (при ручном управлении) переводом рукоятки переключателя SA3 в положение 2, при котором срабатывает контактор КM5. Управление угловой скоростью двигателей вентиляторов осуществляется переключателем SA1, имеющим четыре положения. В положении / все двигатели отключены. При установке рукоятки SA1 в положение 2 включаются контакторы КM1 и КM5, последний своими замыкающими контактами подключает к сети AT, с нижних отпаек которого через контакты КM1 к статорам двигателей подводится пониженное напряжение, при этом вентиляторы работают на минимальной скорости.

При повороте рукоятки SA1 в положение 3 отключается контактор КM1 и включается контактор К2, статоры двигателей присоединяются на средние отпайки AT, вентиляторы будут работать на средней скорости Ш2 и их производительность увеличится. Поворотом рукоятки SA1 в положение 4 включается контактор КЗ, двигатели переключаются на полное напряжение сети, скорость их будет номинальной, а производительность вентиляторов — максимальной. Последовательно с катушками каждого из контакторов КM1 — КM3 включены два размыкающих вспомогательных контакта других контакторов, что предотвращает короткие замыкания частей обмоток автотрансформатора AT при переключении контакторов.

Автоматический режим работы осуществляется при установке рукоятки переключателя УП в положение — 45°. Цепи катушек контакторов КM1 — КM5 подключаются к источнику питания через контакты реле KV11 — KV4, которые являются выходными устройствами регуляторов температуры KV3 и KV4. Если температура воздуха в помещении соответствует заданной, то включается контактор КM1, а размыкающие контакты KV1 и KV2 замкнуты; включен контактор КM2 и вентиляторы работают на средней скорости.

При повышении температуры переключаются контакты реле Р1, контактор КM2 отключается, а КM3 — включается, и вентиляторы будут работать с номинальной скоростью, что обеспечивает более интенсивное проветривание помещения. Если температура воздуха станет ниже заданной, то переключаются контакты реле KV2 и интенсивность проветривания снижается.

При дальнейшем понижении температуры воздуха вступает в действие регулятор KV2. Вначале размыкается контакт его реле KV3, отключаются контактор КM4 и вторая группа двигателей Д3, Д4. Если температура в помещении продолжает понижаться, то при определенном ее значении откроется размыкающий контакт реле KV4 и отключится контактор КM5, который своим контактом отключает контактор КM6, вследствие чего все вентиляторы останавливаются, и проветривание помещения прекращается.

а) б)

Рисунок 1 Схемы управления приводом вентиляционной установки с возможным регулированием скорости: асиловая схема, бсхема управления

4 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ Определение электрических нагрузок линий напряжением 0,38 кВ производится, исходя из расчетных нагрузок на вводе потребителей и коэффициентов одновременности Таблица 2 Перечень нагрузок административного здания

4.1 Выбор сечений проводников осуществляется по нагреву Нагрев проводников вызывается прохождением по ним тока, для трехфазной сети с нулевым проводом

;

где: Ррасчетная активная нагрузка электрооборудования (кВт);

Uллинейное напряжение сети (В);

Юкпд электрооборудования;

Расчетный ток помещения диспетчерской

.

Расчетный ток кабинета главного инженера

.

Аналогичным способом рассчитываем остальные токи для других групп потребителей.

Проектирование любых электросетей как бытового, так и промышленного назначения начинается с расчета и выбора сечения электропровода, от этого важного показателя зависит очень многое, а в первую очередь — работоспособность и надежность всей электрической сети. От того, насколько правильно рассчитана электрическая сеть и насколько правильно сделан выбор сечения провода по этим расчетам, зависят и потери мощности в вашей сети, которые могут быть очень значительными при неправильном выборе сечения провода. Кроме этого, есть большая вероятность перегрева проводов и выхода их из строя если выбор сечения проводов сделан несоответствующим образом. Основными критериями, которые берутся в расчет при проектировании и выборе сечения проводов, являются величина токовой нагрузки, напряжение сети, мощность потребителя электроэнергии.

После того, как допустимый ток рассчитаны, условия эксплуатации и прокладки электросети понятны. Подбор кабелей и проводов электрической сети осуществляется по таблицам длительного допустимого тока нагрузки, где учитывается и способ прокладки кабелей и проводов сети. Естественно, очень сложно выбрать провод или кабель, точно соответствующий расчетному току нагрузки, в таких случаях сечение кабеля или провода всегда берут с запасом в большую сторону.

4.2 Выбор сечения кабеля для подведения напряжения к электроприемникам где: Iдопдопустимый длительный ток для кабеля с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами (А);

Iрасрасчетный ток электроустановки (А);

Выбор сечения кабеля для питания помещение диспетчерской

.

Выбираем сечения кабеля- 2,5 мм² [8]

Выбор сечения кабеля для питания кабинета главного инженера

.

Выбираем сечения кабеля- 2,5 мм².

4.3 Выбор автоматических выключателей Автоматические выключатели — специальные аппараты, которые способны включать и отключать электроток при нормальном состоянии электрической цепи, а также производить отключение тока в ситуациях, когда это необходимо.

Основное предназначение автоматических выключателей состоит в защите кабелей и проводов от короткого замыкания и перегрузки. Но также автоматические выключатели выполняют функцию управления током в электроцепи. Первый важный критерий выбора автоматического выключателя — это номинальный ток. Он обычно определяется нагрузкой, которой будет подвержена цепь. Также важными параметрами являются выключающая способность, характеристика и класс селективности.

Выбор номинального напряжения автоматического выключателя

где: — допустимое напряжение автоматического выключателя, В;

— напряжение питающей сети, В.

Выбор номинального тока автоматического выключателя

.

Выбираем автоматический выключатель серии ВА47−29М [8], с числом полюсов 3,=400 В, =25 А.

Выбор автоматического выключателя для групп потребителей А.

Выбираем автоматический выключатель серии ВА47−29М [8], с числом полюсов 3,=400 В, =100 А.

Аналогично выберем автоматические выключатели для других электропотребителей.

4.4 Расчет и выбор трансформатора

Sтр??Рнагр, где? Рнагрсуммарная мощность сварочного участка.

Sтр?50 кВт Выбираем трансформатор марки ТМ-63-У1 с Sтр=63 кВа.

В ходе произведенных расчетов определили расчетные токи электропотребителей. По этим токам выбрали сечения кабеля и автоматические выключатели для защиты. В конце расчетов выбрали трансформатор марки ТМ-63-У1, напряжение на первичной обмотке 10 кВ, а на вторичной 0,4 кВ., с мощностью 63 кВА.

5 ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В создании оптимального микроклимата наиболее важную роль играют отопление помещений. При проектировании систем отопления помещений учитывают климатические условия, содержание углекислого газа и влаги в наружном воздухе, потери тепла через ограждения, коэффициент теплопроводности материала стены, толщина стен l=395 мм, коэффициент теплопередачи окон, и другие факторы. произведем для зимнего периодов.

5.1 Мощность электрокалорифера определяем из выражения:

где kз — коэффициент запаса, учитывающий старение нагревательных элементов и возможное понижение напряжения в сети, kз=1,1…1,2;

QН — теплоотдача калорифера;

— КПД калорифера.

5.2 Теплоотдачу калорифера определяем на основании теплового баланса помещения

QH = Qo + QB ,

где QB — количество тепла, необходимое для нагревания приточного воздуха.

где: L — расчетный воздухообмен, м3/ч;

с — теплоемкость 1 м³ воздуха, с = 0,278 Втч/кгС [7];

г — плотность наружного воздуха, кг/м3;

г = 353/(273 + tнар);

кг/м3.

5.3 Определяем расчетный воздухообмен:

L = kVп ,

где к — кратность воздухообмена. Для конюшни кратность воздухообмена принимаем к=5.

Vп — объем помещения, м3, Vп = 1260 м³;

L = 51 260 = 6300 м3/ч;

= 0,2781,36 6300(18+14) = 76 220,9 кДж/ч = 21,2 кВт;

6.4 Потери через наружные ограждения здания

где — коэффициент теплоотдачи ограждения, Вт/(м2С)

Fплощадь ограждения, м2;

— разность температур внутреннего и наружного воздуха, С;

Qогр = 3210−3(2,12(122,42+422,52)+0,7 812 422) = 44,5 кВт.

QH = 21,2 + 44,5 = 65,7 кВт.

кВт.

Выбираем две электрокалориферные установки СФОЦ — 90 [5]

— установленная мощность — 85 кВт;

— мощность электродвигателя вентилятора- 1,1 кВт;

— производительность — 6400−7500 м3/ч;

6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА Технико-экономические показатели система проект, характеризующая материально-производственную базу предприятий (производственных объединений) и комплексное использование ресурсов. Технико-экономические показатели применяются для планирования и анализа организации производства и труда, уровня техники, качества продукции, использования основных и оборотных фондов, трудовых ресурсов; являются основой при разработке техпромфинплана предприятия, установления прогрессивных технико-экономических норм и нормативов. В условиях перехода к рыночным отношениям и дефицита финансовых ресурсов важнейшим критерием отбора инвестиционных проектов является их технико-экономическая оценка. В курсовой работе экономическое обоснование инвестиционного проекта рассматривается применительно к строительству нового промышленного объекта. Долгосрочные инвестиции, связанные с созданием новых производств и предприятий, считаются целесообразными, если по истечении определенного срока они полностью возмещаются и приносят прибыль, достаточную для компенсации временного отказа от привлечения их в другие сферы хозяйственной деятельности, В связи с этим для оценки экономической эффективности инвестиционных проектов необходимо рассчитать систему показателей, отражающих соотношение затрат и результатов и учитывающих финансовые последствия осуществления проекта для его участников (инвесторов).

Таблица 3 Технико-экономические показатели проекта

Составление сметы выполняется на основание прейскуранта № 8 «Ценник на монтаж электрооборудования» (откуда берем стоимость монтажа). Стоимость оборудования принимается по накладным.

Таблица 3 Смета на электромонтажные материалы

В таблице 3 приведены затраты на покупку материалов, общая сумма составила 155 406 рублей.

Заключение

В процессе выполнения курсового проекта была рассчитана система освещения, выбрали осветительную установку с люминисцентными лампами. Для расчета освещения применили метод использования светового потока.

Во втором разделе произведен расчет заземления. При расчете были определены расчетный ток замыкания на землю и сопротивление заземляющего устройства. Определили расчетное сопротивление грунта. Выбрали электроды и рассчитали их сопротивления. Уточнили число вертикальных электродов.

В третьем раздел разработана схема управления приводом вентиляционной установки.

В четвертом разделе произведен расчет сечения кабеля как питающей так и отходящей цепи, для защиты групп потребителей от коротких замыканий и перегрузок выбраны автоматические выключатели серии ВА.

В пятом разделе рассчитаны потери теплоты через ограждения, стены и окна. Произведен расчет электрокалорифера.

В шестом разделе были представлены технико-экономические показатели, рассчитана стоимость материала, которая составила 155 406 руб.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Айзенберг Ю. Б. Справочная книга по светотехнике [Текст]: Ю.Б. АйзенбергМ.: Энергоатомиздат, 2006. 593 с.

2. Баев В. И. Практикум по электрическому освещению и облучению [Текст]: учебник В. И. Баев.- М.: Агропромиздат, 1991.-175 с.

3. Баранов Л. А., Захаров В. А. Светотехника и электротехнология [Текст]: учебник Л. А. Баранов. -М.: Колос, 2006. 344 с.

4. Карасенко В. А., Заяц Е. М.,. Баран А. Н Электротехнология [Текст]: учебник В. А. Карасенко — М.: Колос, 1982. — 304 с.

5. Куликова Л. В., Багаев А. И. Электротехнологические установки сельскохозяйственного производства [Текст]: учебник Л. В. Куликова Изд-во АлтАГТУ, 1999. 88 с

6. Лещинская Т. Б. Электроснабжение сельского хозяйства[Текст]: Т. Б. Лещинская, И. В. Наумов — М.: КолосС, 2008. — 655 с.

7. Москаленко В. В. Электрический привод [Текст]: учебник В. В. Москаленко.- М.: Мастерство: Высшая школа, 2000. — 368 с.

8. Справочник инженера-электрика сельскохозяйственногo производства / Учебное пособие. — М.: Информагротех, 1999. — 536 с.