Расчет электрических нагрузок по цеху

 

Первым этапом проектирования системы электроснабжения является определение электрических нагрузок. По значению электрических нагрузок выбирается и проверяется электрооборудование системы электроснабжения, определяются потери мощности и электроэнергии. От правильной оценки ожидаемых нагрузок зависят капитальные затраты на систему электроснабжения, эксплуатационные расходы, надёжность работы электрооборудования [1].

Расчетная нагрузка ремонтно-механического цеха определяется методом упорядоченных диаграмм, а освещение – методом удельной мощности.

Коэффициент мощности соs φ и коэффициент использования активной мощности К_И для каждого электроприемника (ЭП) определяются по справочной литературе. Затем определяется средняя нагрузка за наиболее загруженную смену

 

Р_СР= _;Q_СР = Р_СР · tg φ; (3.1)

 

Электроприемники объединяются по (10¸12) штук для присоединения к силовым пунктам СП (узлу). В каждом СП все электроприемники делятся на две группы:

1 группа – электроприемники с примерно постоянным графиком нагрузки, для которой всегда коэффициент максимума К_м равен 1, тогда Р_р= Р_ср, Q_p= Q_ср. К данной группе относятся насосы, вентиляторы, печи электрические и др.

2 группа – электроприемники с переменным графиком нагрузки.

Расчет ведется один на группу в итоговой строке таблицы 2 в следующем порядке.

В графе 3 определяется количество электроприемников по данному узлу, работающих с переменной нагрузкой.

В графе 4 указывается мощность наименьшего и наибольшего электроприемника.

В графе 5 определяется суммарная мощность электроприемников с кратковременной нагрузкой.

В графе 6 определяется модуль силовой сборки (указывается только больше 3 или меньше 3)

 

. (3.2)

 

В графе 9 определяется суммарная средняя активная мощность электроприемников.

В графе 10 определяется суммарная средняя реактивная мощность электроприемников.

В графе 7 определяется коэффициент использования по данной группе

 

. (3.3)

 

В графе 11 определяется эффективное число электроприемников n_эф по следующим условиям:

а) если общее число электроприемников n меньше 3, то n_эф не определяется, а

 

, (3.4)

 

где tgφ = .

 

б) n < 5; k_и > 0,2; m > 3

 

; (3.5)

 

в) n > 5; k_и > 0,2; m< 3

 

n_ЭФ = n; (3.6)

 

г) n > 5; k_и < 0,2; m< 3, n_ЭФ – не определяется, расчетная мощность по коэффициенту загрузки k_З, равном при повторном кратковременном режиме 0,75

 

Р_р = k_З · ΣР_н; (3.7)

 

Q_р = Р_р· tg φ (3.8)

 

Таблица 3.1 – Расчет электрических нагрузок

№ отделения	Наименование отделения (участка) цеха и производственного оборудования	количество, шт	Установлен-ная мощность в единице, кВт	Ки	Cosϕ\tgϕ	m	Средняя мощность за максимально загруженную смену	nэф	Кмах	Максимальная расчетная мощность	Рас-четный ток Iр, А
PН	ΣP	Рср, кВт	Qср, кВАр	Pр, кВт	Qр, кВАр	Sр, кВА
	ЗО IV
	СП-1
	Ножницы роликовые		3,20	3,20	0,16	0,50	1,73		0,51	0,89
	Станок		6,00	6,00	0,16	0,50	1,73		0,96	1,66
	Установка		2,50	2,5	0,16	0,50	1,73		0,80	1,38
	Гальвоническая ванна (U=12В)		1,87	1,87	0,60	0,78	0,80		1,12	0,90
	Гальвоническая ванна (U=6В)		0,94	0,94	0,60	0,78	0,80		0,56	0,45
	Установка		0,50	1,00	0,16	0,50	1,73		0,16	0,28
	Станок		10,0	30,00	0,16	0,50	1,73		4,80	8,30
	Итого по СП-1			45,51	0,19	0,54	1,55	>3	8,92	13,86		2,1	18,73	15,25	24,15	36,69
	СП-2
	Установка		2,50	2,50	0,16	0,50	1,73		0,40	0,69
	Станок		3,20	3,20	0,16	0,50	1,73		0,51	0,89
	Установка		1,20	3,60	0,16	0,50	1,73		0,58	1,00
	Станок		6,50	6,50	0,16	0,50	1,73		1,04	1,80

 

Продолжение таблицы 3.1

	Ножницы		20,0	20,0	0,16	0,50	1,73		3,20	5,54
	Станок		5,00	5,0	0,16	0,50	1,73		0,80	1,38
	Установка		28,0	28,0	0,16	0,50	1,73		4,48	7,75
	Итого по СП-2			68,8	0,16	0,50	1,73	>3	11,0	19,04		3,11	34,23	20,95	40,14	60,99
	ИО -I
	СП -3
	Универсальный фрезерный станок		6,30	6,3	0,17	0,65	1,15		1,07	1,23
	Фрезерный станок		1,25	1,25	0,17	0,65	1,15		0,21	0,24
	Строгальный полуавтомат		4,70	4,70	0,17	0,65	1,15		0,80	0,92
	Вертикальный -фрезерный станок		5,50	5,50	0,17	0,65	1,15		0,94	1,08
	Горизантально - фрезерный станок		8,70	8,70	0,17	0,65	1,15		1,48	1,70
	Фрезерный станок		12,9	12,9	0,17	0,65	1,15		2,19	2,52
	Кран-балка		11,0	11,0	0,05	0,50	1,73		0,55	0,95
	Итого по СП-3			50,35	0,14	0,64	1,19	>3	7,24	8,64
	СП-4
	Фрезерный станок		1,25	1,25	0,16	0,50	1,73		0,20	0,35
	Поперечно- строгальный станок		12,0	12,0	0,16	0,50	1,73		1,92	3,32
	Универсальный фрезерный станок		25,6	25,6	0,16	0,50	1,73		4,10	7,09
	Токарный станок		7,50	7,50	0,16	0,50	1,73		1,20	2,08

 

Продолжение таблицы 3.1

	Строгальный ст.		10,00	20,00	0,16	0,50	1,73		3,20	5,54
	Поперечно- строгальный ст.		3,00	6,00	0,16	0,50	1,73		0,96	1,66
	Долбежный станок		2,80	5,60	0,16	0,50	1,73		0,90	1,55
	Итого по СП-4			77,95	0,16	0,50	1,73	>3	12,47	21,58			48,52	23,73	54,01	82,06
	КСО -II
	СП -5
	Вентилятор		4,50	4,50	0,64	0,75	0,88		2,88	2,53			2,88	2,53
	Сварочный трансформатор ПВ=65%		15,24	15,24	0,30	0,35	2,58		4,57	11,79
	Сварочная машина cosf=0,5 ПВ=50%		13,44	13,44	0,85	0,35	0,45		11,42	5,14
	Сварочная машина cosf=0,4 ПВ=10%		14,42	14,42	0,85	0,35	0,45		12,26	5,52
	Сварочная машина cosf=0,4 ПВ=20%		11,81	11,81	0,85	0,35	0,45		10,04	4,52
	Сварочная машина cosf=0,4 ПВ=50%		21,50	21,50	0,85	0,35	0,45		18,27	8,22
	Точильный- шлиф. станок		12,00	12,00	0,16	0,50	1,73		1,92	3,32
	Шлифовальный станок		10,00	10,00	0,16	0,50	1,73		1,60	2,77
	Фрезерный станок		12,00	12,00	0,16	0,50	1,73		1,92	3,32
	Токарный станок		24,00	24,00	0,16	0,50	1,73		3,84	6,64
	Итого по «Б»			134,4	0,49	0,79	0,78	<3	65,84	51,24			90,19	56,37

 

Продолжение таблицы 3.1

	Итого по СП-5								68,72	53,78			93,07	58,90	110,2	167,4
	СП -6
	Элетропечьcosf=1 ПВ=100%		24,70	49,40	0,80	1,00	0,00		39,52	0,00			39,52	0,00
	Вентилятор		4,50	13,50	0,64	0,75	0,88		8,64	7,60			8,64	7,60
	Электротельфер Q=2тс ПВ=25%		1,50	3,00	0,50	0,60	1,33		1,50	2,00
	Сварочная машина cosf=0,4 ПВ=20%		11,81	11,81	0,85	0,90	0,45		10,04	4,52
	Сварочная машина cosf=0,6 ПВ=20%		11,81	11,81	0,85	0,90	0,45		10,04	4,52
	Итого по «Б»			26,62	0,81	0,89	0,51	>3	21,58	11,03		1,18	24,17	12,1
	Итого по СП-6			89,51									73,33	19,73	75,80	115,2
	МПК I
	СП -7
	Вентилятор		13,00	13,00	0,64	0,75	0,88		8,32	7,32			8,32	7,32
	Вентилятор		10,00	10,00	0,64	0,75	0,88		6,40	5,63			6,40	5,63
	Ванна 6В		1,58	7,88	0,60	0,78	0,80		4,73	3,78			4,73	3,78
	Ванна 12В		2,25	6,75	0,60	0,78	0,80		4,05	3,24			4,05	3,24
	Итого по СП-7			37,63					23,50	18,80			23,50	19,97	30,84
	СП -8
	Насос		13,00	13,00	0,70	0,80	0,73		9,10	6,64			9,10	6,64
	Станок		18,00	36,00	0,16	0,50	1,73		5,76	9,96

 

 

Продолжение таблицы 3.1

	Станок		28,00	28,00	0,16	0,50	1,73		4,48	7,75
	Ванна 6В		1,13	3,38	0,60	0,78	0,80		2,03	1,62			2,03	1,62
	Ванна 12В		5,40	10,80	0,60	0,78	0,80		10,80	8,64			10,80	8,64
	Итого по «Б»			60,18	0,12	0,30	3,21	>3	10,24	27,98				25,29
	Итого по СП-8			73,18					32,17	34,62			21,93	16,90	27,68	42,06
	ШУ-I
	СП -9
	Заточный станок		1,60	1,60	0,16	0,50	1,73		0,26	0,44
	Шлиф. станок		15,00	30,00	0,16	0,50	1,73		4,80	8,30
	Расточный станок		1,60	5,40	0,16	0,50	1,73		0,77	1,33
	Итого по СП-9			37,0	0,16	0,50	1,73	>3	5,82	10,08			18,11	11,08	21,23	32,26
	СП-10
	Вентилятор		7,80	15,60	0,64	0,75	0,88		9,98	8,79			9,98	8,79
	Шлиф. станок		15,70	31,40	0,16	0,50	1,73		5,02	8,69
	Шлиф. станок		15,70	15,70	0,16	0,50	1,73		2,51	4,35
	Шлиф. станок		10,90	10,90	0,16	0,50	1,73		1,74	3,02
	Шлиф. станок		17,80	17,80	0,16	0,50	1,73		2,85	4,93
	Шлиф. станок		4,00	4,00	0,16	0,50	1,73		0,64	1,11
	Шлиф. станок		7,10	7,10	0,16	0,50	1,73		1,14	1,97
	Расточный станок		2,00	2,00	0,16	0,50	1,73		0,32	0,55
	Всего			88,90	0,16	0,50	1,73	>3	14,22	24,61			36,27	27,83
	Итого по СП-9			104,5					24,21	33,39			45,26	35,85	57,74	87,73

 

Продолжение таблицы 3.1

	АБ I
	СП-11
	Электрополотенце		0,02	0,02	0,5	0,5	1,73	0,01	0,01
	Ветилятор		0,2	0,2	0,64	0,75	0,88	0,13	0,11
	Вентилятор		0,88	2,64	0,64	0,75	0,88	1,71	1,5
	Вентилятор		0,34	1,02	0,64	0,75	0,88	0,66	0,58
	Итого			3,88				2,51	2,2				2,51	2,2
	итого												395,6	231,88	458,58	696,7

 

 

д) n > 5; k_и > 0,2; m > 3

 

. (3.9)

 

е) n > 5; k_и < 0,2; m > 3

 

n_ЭФ = · n, (3.10)

 

где =f (n_*;P_*) – выбирается по таблице [2];

- относительное число электроприемников группы, мощность каждого из которых не менее половины мощности наибольшего электроприемника;

- относительная мощность n₁ наибольших электроприемников.

 

Графа 12 – коэффициент максимума k_maxопределяется по справочнику.

Определяются расчетные максимальные нагрузки по группе 2

 

Р_р = k_max·P_CP; (3.11)

 

Q_р = k'_max· Q_CP; (3.12)

 

где k'_max – коэффициент максимума для реактивной мощности, равен 1,1 при n_эф < 10, в остальных случаях k'_max = 1.

 

В строке итого по СП складываются Р_р и Q_р по группам 1 и 2 и определяется полная мощность и расчетный ток СП

 

; (3.13)

 

, (3.14)

 

где U_н – номинальное напряжение, равное 0,38 кВ.

 

Результаты расчетов сведены в таблицу 3.1. В зависимости от принятой схемы электроснабжения и условий окружающей среды цеховые электрические сети выполняют шинопроводами, кабельными линиями и проводами.

Конструктивное исполнение электрических сетей отделений цеха представлены в таблицы 3.2

 

Таблица 3.2 - Конструктивное исполнение электрических сетей отделений

№	Наименование отделения	Конструктивное исполнение электрической сети
	Заготовительное отделение (ЗО)	Силовые распределительные пункты
	Кузнечно- сварочное отделение (КСО)	Силовые распределительные пункты
	Шлифовальный участок (ШУ)	Силовые распределительные пункты
	Участок металлопокрытий (МПК)	Силовые распределительные пункты
	Инструментальное отделение (ИО)	Силовые распределительные пункты
	Административно-бытовые помещения	Силовой распределительный пункт

 

Осветительная нагрузка цеха определяется методом удельной мощности

Находим площадь цеха, м²

 

F_цеха = 6·n; (3.15)

 

F_цеха = 6·99=594;

 

где n - количество оборудования РМЦ.

 

Р_осв.ц. = Р_уд.F_цеха, (3.16)

 

Р_осв.ц. = 0,12·594=66,24,

 

Q_осв.ц. = Р_осв.ц.·tgφ

 

Q_осв.ц. = 66,24·0,33=21,86

 

где Р_осв.ц – мощность осветительной нагрузки, кВт;

Р_уд. – удельная мощность освещения, в зависимости от площади цеха и типа ламп (тип светильников для расчетов определяется в зависимости от условий окружающей среды) определяется по таблице значения удельных мощностей [1], кВт/м².

 

Необходимо учесть, что лампы накаливания имеют cosφ = 1, люминесцентные и газоразрядные лампы – cosφ = 0,9.

Определяется расчетная мощность по цеху

 

Р_р.ц. = Р_сил. + Р_осв.ц; (3.17)

 

Р_р.ц. = 395,64 + 66,24=461,88;

 

Q_р.ц. = Q_сил. + Q_осв.ц; (3.18)

 

Q_р.ц. = 231,88+21,86=253,74;

 

(3.19)

 

;

 

Коэффициент мощности цеха определяется по следующей формуле

 

(3.20)

 

cosj=

 

так как расчетный коэффициент мощности меньше заданного энергосистемой 0,95, то необходимо произвести компенсацию реактивной мощности.