Министерство сельского хозяйства рф

ФБГОУ ВПО «ВЕЛИКОЛУКСКАЯ ГСХА»

Инженерный факультет

Кафедра: «Механизация животноводства и применение электрической энергии в сельском хозяйстве»

Курсовой проект

по дисциплине: «Проектирование электроснабжения»

на тему: «Электроснабжение кузнечного цеха» вариант 4.1

Выполнила: студентка ЭН-51 группы

Пискунова Я.А.

Принял: ассистент

Соловьёв С.В.

Великие Луки

Содержание

Задание

Введение…………………………………………………………………………...4

1 Проектирование освещения цеха…………………………………………5

1.1 Характеристика окружающей среды в цехе и требования к освещению……………………………………………………………………..….5

1.2 Выбор системы освещения цеха………………………………………..6

1.3 Выбор источника света…………………………………………...……..7

1.4 Выбор светильников………………..……………………....……………..7

1.4.1 Выбор светильников по конструктивному исполнению (степени защиты)…………………………………………………………………...……….7

1.4.2 Выбор светильников по светораспределению……………………….8

1.5 Расчет освещения……………………………………………...………...9

1.6 Проектирование аварийного освещения………………………….…..14

2 Проектирование электрической части осветительной установки…….15

2.1 Выбор напряжения источников питания осветительной установки..15

2.2 Выбор системы питания осветительной установки………………….17

2.3 Выбор магистральных и групповых щитков………………………....19

2.4 Выбор способов прокладки и марок проводников осветительных линий……………………………………………………………………………...21

2.5 Выбор сечений линий осветительной сети………………………22

2.5.1 Выбор сечения по допустимому нагреву…………………………...22

2.5.2 Проверка сечений по потере напряжения…………………………..24

Заключение………………………………………………………………………27

Список использованных источников…………………………………………..28

Задание

Задание на курсовой проект представлено в таблице 1.

Наимено-вание цеха	Наименование производственных участков	Характеристика зрительной работы	Номер варианта	Строитель-ные габариты цеха, м	Коэффициент отражения	Строительный модуль
длина, А	ширина, В	высота, Н	потолка, Сп	стен, Сс	раб. пов-ти, Сс
Кузнеч-ный цех	1 – сварочно-заготовительный участок 2 – механический участок 3 – ковочное отделение 4 – участок металлопокрытий	II(г)в   IIа   VII   IVб					0,7	0,3	0,1	20×6

Также необходимо учесть в цехе бытовых помещений, аварийного и эвакуационного освещения.

Введение

Электрическое освещение в жизни человека играет огромную роль. Значимость его определяется тем, что при правильном выполнении осветительных установок, электрическое освещение способствует повышению производительности труда, улучшению качества выпускаемой продукции, уменьшению количества аварий и случаев травматизма, снижает утомляемость рабочих; обеспечивает значительную работоспособность и создает нормальные эстетическое, физиологическое и психологическое воздействия на человека.

Недостаточность освещения приводит к напряжению зрения, ослабляет внимание, приводит к наступлению преждевремеой утомленности. Чрезмерно яркое освещение вызывает ослепление, раздражение и резь в глазах. Неправильное направление света на рабочем месте может создавать резкие тени, блики, дезориентировать работающего. Все эти причины могут привести к несчастному случаю или профзаболеваниям, поэтому расчет освещения очень важен.

Целью расчета является выбор количества светильников, определение мощности источников света, расположение их в помещении цеха, а также расчет осветительной сети.

1 Проектирование освещения цеха

1.1 Характеристика окружающей среды в цехе и требования к освещению

В процессах нагрева и обработки металла в кузнечно-прессовых и прокатных цехах выделяется пыль, кислотный и масляный аэрозоль (туман), CO, SO₂, оксиды азота и другие вещества.

Выброс пыли из цеха составляет в среднем 200 г на 1 тонну товарного проката. Для удаления окалины в поверхности горячекатаной полосы применяют травление в серной и соляной кислоте. Среднее содержание кислоты в удаляемом воздухе 2,5-2,7 г/м.

Источники загрязнения атмосферы: печи по нагреву металла, оборудование по обработке металла. Масса загрязняющих веществ зависит от типа оборудования, вида топлива, других показателей.

Источники загрязнения вод: стоки от охлаждения оборудования и поковок. Загрязняющими веществами являются: взвешенные вещества минеральной природы (песок, глина) – концентрация 0,1 - 0,2 кг/м³; окалина – 5 - 8 кг/м³; масла – 10 - 15 кг/м³. Температура этих вод примерно 40° С.

Помещения в цеху относятся к пожароопасным.

Размеры цеха 60х40м, высотой 6м.

1.2 Выбор источников света

Одним из наиболее эффективных способов уменьшения установленной мощности и снижения затрат на освещение является использование экономичных источников света с наибольшей световой отдачей. Поэтому для обеспечения рационального использования электроэнергии, расходуемой на освещение, во всех случаях, где не имеется специфических противопоказаний, в качестве источников света целесообразно применять газоразрядные лампы.

Перед выбором источника света необходимо определить, согласно методическим указаниям, нормы освещенности и качественные показатели освещения, которые сведем в таблицу 2.

Таблица 2 – Нормы освещенности и качественные показатели.

Показатели	Производственные помещения	Вспомога-тельное помещение
Освещенность, Е, лк
Минимальный индекс цветопередачи, Ra
Диапазон цветовой температуры, ^0К	3500…5000	3500…5000	3500…5000	3500…5000	3500…5000
Коэффициент запаса, Кз	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8

На основании этих параметров определяем необходимые источники света. С учетом рекомендации методических указаний для помещений выбираем газоразрядные лампы типа ДРИ, данные лампы рекомендуется устанавливать в помещениях средней высоты (высота 6м) и они соответствуют требованию минимального индекса светопередачи.

1.3 Выбор системы освещения

Для помещений производства выбираем общую локализированную систему освещения, поскольку она отвечает следующим требованиям, предъявляемым к освещению в цехе:

– в производственных помещениях при расположении рабочих мест группами;

– в производственных помещениях, в которых на отдельных участках выполняют работы различной точности.

1.4 Выбор светильников

1.4.1 Выбор светильников по конструктивному исполнению (степени защиты)

Конструкция светильников должна обеспечивать надежную защиту всех его частей и ИС от вредных воздействий окружающей среды, электро, пожаро- и взрывобезопасность, стабильность светотехнических характеристик во время эксплуатации. При выборе степени защиты светильников необходимо следовать следующим рекомендациям:

– для помещений с нормальными условиями среды и жарких применять светильники со степенью защиты IP20;

– для влажных - IP23;

– для сырых - IP51;

– для помещений с химически активной средой – IP53;

– для особо сырых – IP54;

– для пыльных – IP60 или IP50 в зависимости от характера и количества пыли

– для душевых и уличного освещения – IP43.

В пыльных помещениях с гидроудалением пыли следует использовать светильники струезащищенные – IP65; IP66.

Таким образом, выбираем степень защиты IP20.

1.4.2 Выбор светильников по светораспределению

Светильники предназначены для рационального перераспределения в пространстве светового потока источников света. Характер распределения светового потока в пространстве (светораспределение) определяется кривой силы света (КСС) светильника.

По характеристике светораспределения, согласно рекомендациям методички выбираем следующие типы КСС:

- для производственных помещений светильники с КСС – К, Г, Д.

- для вспомогательных помещений светильники с КСС – Д, М, С.

Согласно выбранной степени защиты и КСС выбираем светильник таблица 3.

Таблица 3 Выбор светильника

Тип светильника	Колич. и мощность ламп	Светотех. класс	Тип КСС	Ст. защиты	КПД, %	Прим.
РСП-08-700	ДРЛ 700	П	Д, Г	IP20 IP53

1.5 Расчет освещения

Целью расчета освещения является определение числа и мощности источников света, необходимых для обеспечения нормы освещенности в осветительных установках.

При использовании для освещения точечных источников света определяют количество ламп по формуле:

, шт (1)

где, – норма освещенности, лк;

– коэффициент запаса;

S – площадь помещения, м²;

Z – коэффициент минимальной освещенности, ;

– световой поток 1 лампы, лм;

– коэффициент использования осветительной установки.

Соотношение размеров освещаемого помещения и высоты подвеса светильников характеризуются индексом помещения:

, (2)

где, А – длина помещения, м;

В – ширина помещения, м;

– расчетная высота подвеса светильников.

Расчетная высота подвеса определяется по формуле:

, м (3)

где, - строительной высоты помещения, м;

- высоты свеса светильников, м; ;

- высоты от пола до условной рабочей поверхности, м; .

По справочным данным методических указаний с учетом коэффициентов отражения находим коэффициент использования светового потока:

Таблица 4 – Выбор лампы освещения

Тип лампы	Мощность, Вт	Световой поток, лм	Длина, мм	Диаметр, мм	Цоколь	Срок службы Т, час
ДРЛ 700		41 000			Е 40	12 000

Затем определяют установленную мощность () ОУ как сумму мощностей всех ламп и расчетную (). Расчетная мощность отличается от установленной на потери в ПРА ():

, кВт (4)

Расчет выполняем для одного помещения. Остальные рассчитываем аналогично.

Общая мощность световой установки:

Осветительную нагрузку всего цеха определяют по коэффициенту спроса:

, кВт (9)

где – суммарная расчетная мощность осветительных установок цеха, кВт;

– коэффициент спроса, который принимают равным 0,95.

Результаты светотехнического расчета всех помещений должны быть сведены в таблицу 5.

Таблица 5 Результаты светотехнического расчета

Наименование помещения, участка цеха	Площадь помещения S = АВ, м2	Высота помещения Н, м	Расчетная высота Нр, м	Коэффициенты отражения	Разряд и подразряд зрительной работы	Нормируемая освещенность Ен, лк	Коэффициент запаса Кз	Тип источника света	Тип светильника	КСС светильника, IP светильника	Индекс помещения iп	Коэффициент использования ОУ, Кu, %	Количество светильников n, шт.	Мощность одной лампы Рл, кВт	Установленная мощность ОУ Ру, кВт	Расчетная мощность ОУ, Рр, кВт
потолка, Сп	стен, Сс	рабочей поверхности
Сварочно-заготовительный			4,3	0,7	0,3	0,1	IIг(в)		1,8	ДРЛ	РСП-08-700	КСС-Д IP20	2,8	0,68			7,7	8,47
Механический участок			4,3	IIа		1,8	ДРЛ	РСП-08-700	КСС-Д IP20	2,5	0,66			10,5	11,6
Ковочное отделение			4,3	VII		1,8	ДРЛ	РСП-08-700	КСС-Д IP20	2,2	0,63			4,2	4,6
Участок металлопокрытий			4,3	IVб		1,8	ДРЛ	РСП-08-700	КСС-Д IP20	2,3	0,64			4,2	4,6
Вспомогательное помещение			4,3			1,8	ДРЛ	РСП-08-700	КСС-Д IP20	2,4	0,65			3,5	3,9

Во вспомогательных помещениях следует предусмотреть розетки (одна розетка на 6 м² площади). Следовательно (размер нашего помещения 20х20) будет 3 розетки.

1.6 Проектирование аварийного освещения

В качестве источника аварийного освещения могут быть выбраны источники рабочего освещения, либо можно использовать специальные аварийные светильники автономные или с централизованным электропитанием.

Количество ламп для аварийного освещения:

Выбираем светильник таблица 6

Таблица 6 Светильник аварийного освещения и световые указатели.

Тип светиль-ника	Тип лампы и мощность ИС	Тип КСС	Степень защиты	Способ питания	Время работы в аварийном режиме, ч	Длина светиль-ника, мм
ЛБО 20	ЛБ, 36 Вт	Д	IР53	автономный	1, 2, 3
Световые указатели «Выход»
ЛБО 11	ЛЛ, 4 Вт	-	IР20	Централизи-рованный ЭПРА

2 Проектирование электрической части осветительной установки

2.1 Выбор напряжения и источника питания осветительной установки

На выбор уровня напряжения для питания осветительных приборов влияют:

а) класс помещения по опасности поражения электрическим током;

б) класс электротехнического оборудования по способу защиты от поражения электрическим током (класс 0 – защита обеспечивается только основной изоляцией; класс I – защита обеспечивается основной изоляцией с использованием защитного заземления; класс II – защита обеспечивается применением двойной или усиленной изоляции; класс III – использование безопасного сверхнизкого напряжения);

в) наличие устройства защитного отключения (УЗО);

г) высота установки светильников.

Согласно ПУЭ для питания осветительных приборов общего внутреннего освещения, как правило, должно применяться напряжение не выше 220В переменного или постоянного тока. В помещениях без повышенной опасности напряжение 220В может применяться для всех стационарно установленных светильников вне зависимости от высоты их установки.

Питание электрического освещения производится от общих для осветительной и силовой нагрузки цеховых трансформаторов с напряжением на низкой стороне 400 / 230 В (напряжение сети 380 / 220 В).

Мощность осветительного трансформатора выбирается по условию:

, кВА (10)

где, – номинальная мощность трансформатора (25, 40, 63, 100, 160,

250), кВА;

– полная расчетная осветительная нагрузка цеха, кВА;

– активная расчетная мощность осветительной установки цеха, определенная по формуле (9)

– средневзвешенный коэффициент мощности источника света

(11)

где, – расчетные нагрузки однотипных ламп, имеющих

одинаковый , кВт;

– коэффициенты мощности ламп;

Выбираем трансформатор с номинальной мощностью 40 кВА.

2.2 Выбор схемы питания осветительной установки

На выбор схемы питания осветительных установок влияют следующие факторы:

1) мощность осветительной нагрузки;

2) вид аварийного освещения;

3) наличие трансформаторной подстанции в здании цеха;

4) наличие естественного освещения в помещениях цеха.

При выборе схемы необходимо учесть требования и рекомендации ПУЭ по раздельности питания светильников рабочего освещения и светильников аварийного освещения:

1) Светильники рабочего освещения и светильники освещения безопасности в производственных и общественных зданиях и на открытых пространствах должны питаться от независимых источников.

2) Питание светильников и световых указателей эвакуационного освещения в производственных зданиях без естественного освещения следует выполнять аналогично питанию светильников освещения безопасности.

В схемах, приведенных на рисунке 1, используются магистральный щиток с целью увеличения осветительной нагрузки и возможности ее питания от шин РУНН КТП, где установлены мощные автоматические выключатели (минимальное значение номинального тока теплового расцепителя, как правило, составляет 100 А).

1 – КТП; 2 – магистральный щиток (пункт); 3 – групповой щиток рабочего освещения; 4 – групповой щиток эвакуационного освещения; 5 – линия питающей сети рабочего освещения; 6 – линия питающей сети эвакуационного освещения.

Рисунок 1 - Схема питания рабочего и эвакуационного освещения от однотрансформаторной КТП

2.3 Выбор магистральных и групповых щитков

В качестве магистральных и групповых щитков можно выбирать типовые щитки, которые комплектуются некоторыми типами АВ в определенном количестве, или корпуса для электрощитового электрооборудования (щиты распределительные), имеющие DIN-рейки для установки соответствующего количества автоматических выключателей любого типа из серии ВА.

Типовые щитки выбирают по следующим условиям:

1) по степени защиты от воздействия окружающей среды;

2) по количеству отходящих линий;

3) по типу АВ в отходящих линиях (одно, двух, трех или четырехполюсные);

4) по номинальному току ввода.

По типу автоматов включения щитки разделим так:

ЩО1 основного освещения снабжаем четырьмя одно­фазными автоматами.

ЩО2 основного освещения снабжаем двумя одно­фазными автоматами.

ЩО3 основного освещения снабжаем тремя одно­фазными автоматами.

Щиток распределительный (РЩ) снабжаем тремя трехфазными ав­томатами (3-ий автомат для линии аварийного освещения) и входным автоматом защиты.

Выбираем щит освещения (ЩО-1) модели ЩО 8505 без входного ав­томата с распределительными автоматами модели ВА61F29, соответственно с токами 31,5А.

Выбираем щит освещения (ЩО-2) модели ЩО 8505 без входного ав­томата с распределительными автоматами модели ВА61F29, соответственно с токами 31,5А.

Выбираем щит освещения (ЩО-3) модели ЩО 8505 без входного ав­томата с распределительными автоматами модели ВА61F29, соответственно с токами 31,5А.

Из приложения выбираем магистральный щиток освещения ЩРО 8505 и три щитка освещения ЩО 8505.

Тип щитка	Степень защиты	Наличие и тип вводного аппарата	Iн ввода, А	Автоматическое выключение на отходящих линиях
Тип АВ	Кол-во (ном.ток теплового расцепителя)
Однополюсных
ЩРО 8505	IP30	–		ВА61F29NA	9,18 (25÷63А)
ЩО 8505	IP30	ВА61F29-3С63		ВА61F29	6,9,12,15,18 (12,5÷31,5А)

2.4 Выбор способов прокладки и марок проводников осветительных линий

В производственных участках групповые линии следует прокладывать открыто по строительным конструкциям. Питающие и распределительные линии в случае совпадения трасс можно прокладывать совместно с силовыми линиями по специальным конструкциям (в кабельных каналах, на лотках, в коробах и т. д.) или открыто по строительным конструкциям. Во вспомогательных помещениях осветительные линии прокладывают скрыто (в каналах строительных конструкций, в трубах под слоем штукатурки) или открыто в мини-кабельных каналах (легранах). При этом совместная прокладка проводов и кабелей групповых линий рабочего освещения с групповыми линиями освещения безопасности и эвакуационного освещения не рекомендуется.

Для групповых линий следует применять кабели и провода с медными жилами. Питающие и распределительные линии, как правило, должны выполняться кабелями с алюминиевыми жилами, если их расчетное сечение равно 16 мм2 и более. Для осветительной сети следует выбирать небронированные кабели с пластмассовой изоляцией: поливинилхлоридной (ВВГ, АВВГ, ВВГнг-LS, АВВГнг-LS), из сшитого полиэтилена (АПвВГ, ПвВГ, АПвВГнг, ПвВГнг) или с резиновой изоляцией (ВРГ, АВРГ, НРГ, АНРГ). Для групповых линий вспомогательных помещений допускается использовать специальный плоский трехжильный провод с двойной изоляцией – ПУНП (жилы медные сечением 1,5 и 2,5 мм2).

Прокладка линии от распределительного щитка до щитков освещения принимаем открытый метод прокладки, кабелем типа ВВГ.

Прокладка линии от щитков освещения до источника света производится открытым методом проводами марки ВВГ

2.5 Выбор сечений линий осветительной сети

Сечения линий выбираются по допустимому нагреву от длительно протекающего тока нагрузки и проверяются по потере напряжения и на соответствие выбранному аппарату защиты.

2.5.1 Выбор сечений по допустимому нагреву

Условие выбора:

(12)

где, – рабочий (расчетный) ток линии, А;

– длительно допустимый ток для выбранной марки проводника, А.

Расчетный ток для однофазной групповой линии определяется по формуле:

,А (13)

где, – расчетная мощность групповой линии, кВт, определяемая по

формуле (8);

– средневзвешенный коэффициент мощности,

определяемый по формуле (11).

Расчетный ток определяется по формулам:

– для линий с одинаковой нагрузкой фаз по формуле (13), в которой – расчетная мощность одной фазы групповой линии, кВт;

– для линии с различной нагрузкой фаз:

, А (14)

где, – расчетная мощность максимально загруженной фазы, кВт

Проверим правильность подбора автоматических выключателей на вводах в щитки освещения:

Условия выполняются для всех щитков, т.к. расчетный ток меньше номинального тока выбранных автоматических выключателей.

Выбираем следующие марки проводов:

- от магистрального щитка к щиткам освещения провод марки ВВГ сечением 10 мм²;

- от щитка ЩО1 до источника света провод марки ВВГ сечением 1,5 мм²;

- от щитка ЩО2 и ЩО3 до источника света провод марки ВВГ сечением 2,5 мм²;

- для аварийного освещения провод марки ВВГ сечением 0,5 мм².

2.5.2 Проверка сечений по потере напряжения

Напряжение, подводимое к лампе, значительно влияет на ее световой поток, поэтому в ПУЭ регламентируется максимально допустимое снижение напряжения на источниках света.

В осветительных сетях рабочего освещения производственных и общественных зданий на наиболее электрически удаленных от источника питания лампах должно быть напряжение не ниже 97,5 % от номинального, для аварийного освещения – не ниже 95 % от U_н. Под наиболее электрически удаленной лампой понимается источник света, для которого потери напряжения окажутся максимальными. Потери напряжения зависят не только от удаленности источника света, но и от единичной мощности лампы. Для люминесцентных трубчатых ламп потери напряжения определяются не для самой удаленной лампы, а для точки, находящейся в середине самого удаленного от источника питания ряда светильников с ЛЛ при условии, что к этой точке подключена нагрузка всех ламп этого ряда с учетом потерь в ПРА.

Для проверки сечений по потере напряжения необходимо привести схему группового щитка с указанием конфигурации только одной групповой линии (количество, тип и мощность источника света, расстояния между точками их подключения к линии), для остальных групповых линий указать их расчетные нагрузки, для питающей – длину.

Условие проверки сечений по потере напряжения:

(15)

где, - сумма потерь напряжения для всех распределительных щитков;

- сумма потерь напряжения для всех щитков освещения.

При этом допускается потеря напряжения до 7,5%.

Для однофазных линий потери напряжения для самой ближайшей лампы JIJI определяют по формуле:

,% (16)

где, – момент нагрузки, кВт·м;

S – выбранное сечение линии, мм²;

С – коэффициент, зависящий от напряжения сети, материала проводника и конфигурации линии, С = 12, т.к. для однофазных линий с медными жилами.

Для трехфазных неравномерно нагруженных линий коэффициент С выбирается как для однофазных линий, а для равномерно нагруженных линий С = 72.

Момент нагрузки определяется по формуле:

, кВт·м (17)

где – расчетная мощность линии в i-ой точке, кВт;

– длина линии от щитка до точки приложения электрической нагрузки, м (определяется по чертежу)

Для облегчения расчетов будем считать линии сбалансированными.

Рассчитаем потери напряжения для линий, отходящих от каждого щитка по формуле (16):

Найдем суммарную потерю напряжения во всех линиях от каждого щитка по формуле (15):

- условие выполнено.

Заключение

В данном курсовом проекте было спроектировано внутреннее электроснабжение осветительных установок кузнечного цеха.

По результатам светотехнического расчета были выбраны тип, источник света, светильники, аварийное освещение.

На основании электротехнического расчета были выбраны щиты освещения, распределительные щиты, так же проведа проверка правильности расчетов.

Завершающим этапом над проектом стала графическая часть проекта, где в сжатой форме представлены результаты расчетов.

Данный курсовой проект имел цель развить практические навыки студентов в проектировании электроснабжения предприятия, ознакомить с современным свето- и электро- техническим оборудованием, закрепить знания полученные при изучении дисциплины «Проектирование электроснабжения промышленных предприятий».

Список использованных источников

1. Кудрин Б.11. Электроснабжение промышленных предприятий - М.:Энергоатомиздат, 2002.

2. Наумов И.В. Электроснабжение. - Иркутск, 2003.

3. Справочник инженера-электрика с.-х. производства. - М.: Инфомагротех, 2004.

4. Правила устройства электроустановок (седьмое издание) - М.: Изда­тельство «Омега-Л», 2010.

5. Методические указания по курсовому и дипломному проектированию по дисциплине «Системы электроснабжения» проектирование внутри­цехового электроснабжения Часть I. Проектирование осветительных установок. СОСТАВИТЕЛЬ: Долгопол Т. Л. Рецензент Абалаков Г.И. - Типография ГУ КузГТУ, 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А, 2008.

Дата добавления: 2015-07-16