Расчёт электрических нагрузок портовых портальных кранов.

Мощность электрических портальных кранов в современных реч­ных портах составляет до 60-70% общей установленной мощности всех электроприемников. Следовательно, расчет мощности крановых механизмов практически определяет достоверность расчетов элект­рических нагрузок портовых потребителей в целом. Существует несколько методик расчета электрических нагрузок портовых портальных кранов. Наиболее приемлемый результат без трудоемких вычислений можно получить проводят расчет по методике ЧерноморНИИпроект, предложенный инженером Л.А. Кирпичниковым и М.И. Харифом (15. 16).

Применив метод коэффициента использования автора получили расчетные коэффициенты, позволяющие подсчитать максимальную актив­ную мощность, максимальный расчетный и пиковый токи портального крана по простейшим выражениям:

; (2.1)

; (2.2)

; (2.3)

; (2.4)

,

где Р_уст - суммарная установленная мощность (кВт) всех электро­двигателей одного или нескольких кранов, включая электродвигатели механизмов передвижения, взятий при ПВ == 25%;

К_р.max. K_Imax, К_nик - расчетные коэффициенты для определения, соответственно, мощности и тока крано­вых потребителей.

Значение коэффициентов принимается по графикам рис.2.1.

Считаем, что если кран один в режиме пуска. У портального крана предусматривается компенсация реактивной мощности.

;

;

;

;

;

;

.

Величину электроэнергии, потребляемой портовым портальным краном в год, рекомендуется определять по выражению

, (2.5)

где Рср – средняя мощность (кВт), одного иди нескольких кра­нов, определяемая, как произведение суммарной уста­новленной мощности Руст на расчетный коэффициент Кп (см. табл.2.1)

.Таблица 2.1

Завод-изготови­тель крана	Грузозахватное приспособление	Грузо-подъемность, т	Установленная мощность всех мех. одного крана, ПВ = 25%	Усредненное значение
Кран «Ганц»	Крюковый			0,175

; (2.6)

;

a- коэффициент определяющий отношение годового рабочего времени (Траб) в течении которого включены электро­двигатели кранов к продолжительности навигационного периода

; (2.6)

;

a- коэффициент определяющий отношение годового рабочего времени (Траб) в течении которого включены электро­двигатели кранов к продолжительности навигационного периода

Рисунок 2.1 – График расчетных коэффициентов для определения максимальной мощности тока, и пикового тока крюковых кранов. 1 - ; 2 - для кранов без конденсаторных батарей; 3 - для кранов с конденсаторными батареями; 4 - для кранов без конденсаторных батарей при одном кране в режиме пуска; 5 - то же при двух кранах в режиме пуска; 6 - для кранов с конденсаторными батареями при, одном кране в режиме пуска; 7- то же при двух кранах в режиме пуска.  

2.2 Расчет освещения заданного цеха точечным методом

Для выполнения расчета освещения будем использовать САПР «Компас 3D», а именно библиотеку «Расчет освещения». (См.чертёж приложение А).

Методика расчета заключается в следующем. Помещение, имеющее в плане сложную форму, представляется как прямоугольное. При этом рассматривается прямоугольник, описанный вокруг фактического контура помещения. Таким образом, рассчитываемое помещение всегда имеет форму прямоугольного параллелепипеда.

Расчет освещенности производится для дискретных точек помещения. В качестве начального условия, Пользователь выбирает размерность трехмерного массива точек, подлежащих расчету. Размерность массива (X x Y x Z) может произвольно изменяться в диапазоне от 3 x 3 x 3 до 50 x 50 x 50 точек.

На основе полученных значений освещенности в точках может быть построена пространственная изолюкса. Результат расчета может быть представлен либо в табличной форме, либо в виде плоских изолюкс. Геометрический метод получения линий равной освещенности (путем выполнения сечения пространственной изолюксы поверхностями, параллельными расчетной поверхности), позволяет получить представление о распределении освещенности на любой рабочей поверхности. В качестве стандартных поверхностей, для которых может быть создан отчет, наряду с рабочей, рассматриваются поверхности стен и потолка помещения.

Рисунок 2.2 - Расчетная схема

Суть метода заключается в определении освещенности в точке горизонтальной, вертикальной и наклонной плоскости, исходя из определения светового потока от источника, падающего на элементарную площадку, содержащую расчетную точку. По форме распространения света источники подразделяются на точечные, от каждого из которых падает на рассчитываемую поверхность один луч, и линейные, где на поверхность падает ряд лучей, лежащих в одной плоскости.

Расчет сводится к определению вклада в освещенность каждого источника, характеризуемого силой света и направлением. В справочной литературе рассматриваются нюансы вычисления освещенности для круглосимметричных, некруглосимметричных точечных источников, светящихся линий и плоскостей. В случае точечного круглосимметричного источника освещенность в точке определяется по формуле (закон квадратов расстояний)

; (2.1)

где - сила света источника в выбранном направлении;

- угол между нормалью к освещаемой плоскости и выбранным направлением;

- расстояние от источника до освещаемой плоскости (проекция).

Все было бы достаточно просто, но оперативно воспользоваться формулой не получится, так как для определения необходимых величин используется множество объемных таблиц и номограмм, требующих детального инженерного подхода (см. указанную выше “Справочную книгу по светотехнике”). После определения подобным образом величин в дальнейшем применяется формула

; (2.2)

где – коэффициент запаса;

– КПД осветительного прибора для нижней полусферы лампы;

– отраженная составляющая;

– сумма элементарных освещенностей от всех источников в выбранной точке.

После расчетов по полученному световому потоку из таблиц определяют мощность и количество ламп, зная заранее тип осветительных приборов.

Для некруглосимметричных источников процесс расчета усложняется, так как приходится учитывать светораспределение по трем направлениям, в целом же подход аналогичен.

При расчете освещенности с использованием излучателей, образующих длинные линии (например, линия люминесцентных ламп дневного освещения), источник света разбивается на элементарные участки и вводится понятие плотности светового потока ламп в линии (), отнесенного к длине 1 м, т.е.

; (2.3)

где – поток лампы в сплошном элементе длиной 1;

– длина равномерно распределенных разрывов по длине лампы (если они есть).

Используя кривые равной освещенности для выбранных типов ламп, определяют условную освещенность () и по формуле

; (2.4)

рассчитывают необходимую плотность потока.

При расчете освещения заданного цеха точечным методом воспользуемся программой Компас 3D и результаты расчетов приведем в приложении.

2.3 Расчет электрических нагрузок заданного цеха методом упорядоченных диаграмм (коэффициента максимума)

Это основной метод расчета электрических нагрузок, который сводится к определению максимальных (, , ) расчетных нагрузок группы электроприемников.(См чертёж приложение Б).

Выбираем следующие виды РУ: ШМА, РП, ЩО

Исходя из понятия категории ЭСН-2 составляем схему ЭСН.

Так как потребитель 2 категории ЭСН, то ТП – двухтрансформаторная.

Нагрузки 3-фазного ПКР приводятся длительному режиму

; (2.5)

Для мостового крана

Рисунок 2.3 – Схема ЭСН цеха

Таблица 2.2 – Потребители электроцеха.

Потребители	Кол-во	cos j	Установленная мощностьРуст , кВт
Наждачный станок – 3 Б 161		0,86	2,0
Заточной станок		0,78	0,6
Склад		0,80	2,0
Служебное помещение		0,80	3,0
Бытовая комната		1,00	3,0
Административное помещение		0,80	4,0
Цех электроники и автоматики		0,74	4,0
Сверлильный станок 2 Н 150		0,70	7,5
Фрезерный станок М 654		0,76	15,0
Токарный станок М 550		0,82	15,0
Фрезерный станок М 654		0,78	15,0
Обмоточный станок СРН-0,5		0,86	0,4
Обмоточный станок СРН-0,5		0,86	0,4
Металлорежущий станок МРС-400		0,82	20,0
Сварочный стенд ТСД-200		0,56	20,0
Вытежной вентилятор		0,80	2,2
Кран мостовой		0,76	56,0

Аналогично производится перерасчет для сварочных агрегатов.

Нагрузка 1-фазного ПКР, включенная на линейное напряжение, приводится к длительному режиму и к условной 3-фазной мощности:

Для заточного станка

; (2.6)

;

; (2.7)

;

; (2.8)

;

; (2.9)

;

; (2.10)

.

Аналогично производится расчет сверлильных станков.

Согласно распределению нагрузки по РУ заполняется «Сводная ведомость нагрузок по цеху».

Так как на РП1, РП2, РП3, ЩО1, ЩО2 электроприемники одного наименования, итоговых расчетов не требуется.

Расчеты производятся для ШМА1, ШМА2 и ШМА3.

.

, , ;

, ,

;

;

, , .

Определяется ток на РУ.

; (2.11)

.

Аналогично производится расчет для остальных РУ.

Определяются потери в трансформаторе

; (2.12)

(2.13)

;

; (2.14)

.

Результаты расчетов представлены в сводной ведомости нагрузок в (См. приложении В).

2.4 Выбор числа и мощности трансформаторов цеховой подстанции заданного цеха

Определяется расчетная мощность трансформатора с учетом потерь, но без компенсации реактивной мощности. Поскольку используется такая схема подключения следовательно трансформатор выбирается по следующему условию:

; (2.15)

В качестве основного и резервного выбираем два трансформатора типа ТМ 400-10/0,4.

Определим коэффициент загрузки выбранного трансформатора:

; (2.16)

.

Таким образом принимаем цеховую КТП с двумя трансформаторами типа ТМ 400-10/0,4.

2.5 Расчет и выбор компенсирующих устройств заданного цеха

Произведем расчет компенсирующих устройств для ШМА 1.

Таблица 2.3

Параметр
Всего без КУ	0,85	0,61	43,6	26,4

Определяем расчетную мощность КУ

. (2.17)

где - расчетная мощность КУ, квар;

- коэффициент, учитывающий повышение естественным способом, принимается ;

, - коэффициенты реактивной мощности до и после компенсации.

Компенсацию реактивной мощности по опыту эксплуатации производят до получения значения .

Принимаем , тогда .

.

Выбираем стандартную компенсирующую установку типа QRС 10.

Таблица 2.4

Наименование	Мощность, кВАр (U=400В)	Количество ступеней	Ток, А	Вес, кг
QRС 10			14,4

Определяем фактические значения и после компенсации реактивной мощности:

; (2.18)

Аналогично рассчитаем для ШМА 2, ШМА 3 и РП 1.

Для ШМА 2 выбираем компенсирующую установку QRC 7,5, для ШМА 3 - QRC 4,5, а для РП 1 - QRC 34,4.

Таблица 2.5 – Параметры компенсирующих устройств

Наименование	Мощность, кВАр (U=400В)	Количество ступеней	Ток, А	Вес, кг
QRС 7,5	7,5		10,8
QRC 4,5	4,5		6,5
QRC 34,4	34,4		49,7

Результаты расчета занесем в сводную ведомость

Таблица 2.6 – Сводная ведомость нагрузок

	cosφ	tgφ	Pм, кВт	Qм, квар	Sм, кВА
Всего на НН без КУ	0,84	0,65	253,6	176,1	315,5
Всего на НН с КУ	0,91	0,45	253,6	113,5	277,8
Потери	-	-	5,6	27,8	28,3
Всего ВН с КУ	-	-	259,1	141,3	295,2

Определяем расчетную мощность трансформатора с учетом потерь:

; (2.19)

; (2.20)

; (2.21)

Выбираем трансформатор типа ТМ 400-10/0,4.

Определяем :

; (2.22)

.

Определим точки подключения КУ к ШМА.

Рисунок 2.4 – Расчетная схема с реактивными нагрузками

2.6 Расчет и выбор параметров электрической цепи заданного цеха

Расчет и выбор параметров электрической цепи ремонтно-механического цеха произведем при помощи программы РОСА-2. Программа предназначена для расчета электрических сетей напряжением 0,4-6-10 кВ. Она позволяет конструировать однолинейные схемы силовых электрических щитов 0,4 кВ, а также однолинейные схемы распределительных устройств 6-10 кВ из определенных элементов, наиболее часто встречающихся электроприемников. С помощью программы можно производить расчет параметров сети в нормальном режиме (с двумя включенными вводами), в послеаварийном режиме (отключение одного из вводов и срабатывание секционного выключателя), а также анализировать ситуацию при “ручном” отключении любых фидеров.

Рассчитываются также уставки релейной защиты: максимально-токовой защиты, токовой отсечки, перегрузки всех фидеров распределительного устройства высокого напряжения (вводов, секционного выключателя, и отходящих линий). Данный расчет производится в аварийных режимах - автоматическом и ручном. Токи для расчета релейной защиты вычисляются с учетом самого большого пускового тока одного из двигателей. Результаты расчета и выбора представлены в приложении.

2.7 Расчет токов короткого замыкания

Составим расчетную схему ЭСН до электроприемника №1, подключенного к ШМА 1. Этот электроприемник – плоскошлифовальный станок, ; ; ; 3-фазный ДР. На схему наносим известные данные.

Плоскошлифовальный станок

Рисунок 2.5 – Схема ЭСН электроприемника

Рассчитаем и выберем АЗ типа ВА.

Линия - ШНН, , линия без ЭД:

; (2.23)

;

;

.

Выбираем ВА 55-39-3:

Линия ШНН – ШМА 1, , линия с группой ЭД:

;

;

; (2.24)

.

Выбираем автоматический выключатель ВА 51-35:

; (2.25)

; (2.26)

;

;

Принимаем

Так как на ШМА1 количество ЭД более 5, а наибольшим по мощности является токарный станок, то

; (2.27)

;

; (2.28)

;

;

;

.

Линия ШМА1 – плоскошлифовальный станок, , линия с одним ЭД:

;

;

;

;

.

Выбираем автоматический выключатель ВА 51-33:

;

;

.

Принимаем

Выбираем линии ЭСН с учетом соответствия аппаратам защиты согласно условию

. (2.29)

Для прокладки в воздухе в помещениях с нормальной зоной опасности при отсутствии механических повреждений выбирается кабель марки АВВГ, .

Линия с :

.

Выбираем АВВГ – 3х(3х35), .

Линия с :

.

Выбираем АВВГ – 3х(3х16), .

Выбираем ШРА4-250-32-1У3:

Сечение шинопровода

Составим схему замещения и пронумеруем точки КЗ в соответствии с расчетной схемой

Плоскошлифовальный станок

Рисунок 2.6– Схема ЭСН расчетная

Рисунок 2.7 – Схема замещения

Рисунок 2.8 – Схема замещения упрощенная

Вычисляем сопротивления элементов и наносим на схему замещения.

Для системы

; (2.30)

.

Наружная ВЛ АС-3х10/1,8; ;

;

; (2.31)

;

; (2.32)

;

; (2.33)

.

Сопротивления приводятся к НН:

; (2.34)

;

; (2.35)

.

Для трансформатора

; ; .

Для автоматов

;

;

.

Для кабельных линий

КЛ1:

;

.

Так как в схеме 3 параллельных кабеля, то

; (2.36)

;

; (2.37)

;

; (2.38)

КЛ2:

;

;

;

;

Для шинопровода ШРА 250

;

;

;

.

Для ступеней распределения

;

.

Упрощаем схему замещения, вычисляем эквивалентные сопротивления на участках между точками КЗ и наносим на схему:

; (2.39)

;

; (2.40)

;

; (2.41)

;

; (2.42)

;

; (2.43)

;

; (2.44)

.

Вычисляем сопротивления до каждой точки КЗ и заносим в «сводную ведомость»:

;

;

; (2.45)

;

; (2.46)

;

; (2.47)

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Определяем коэффициенты и :

Рисунок 2.9 – Зависимость

;

;

;

; (2.48)

;

.

Определяем 3-фазные и 2-фазные токи КЗ и заносим в «Ведомость»:

; (2.49)

;

;

;

;

;

;

;

;

; (2.50)

;

;

;

;

; (2.51)

;

;

;

;

Составим схему замещения для расчета 1-фазных токов КЗ и определим сопротивления.

Рисунок 2.10 – Схема замещения для расчета 1-фазных токов КЗ

Для кабельных линий

; (2.52)

;

; (2.53)

;

; (2.54)

;

;

;

;

;

;

;

; (2.55)

;

; (2.56)

;

; (2.57)

;

;

;

;

;

;

;

; (2.58)

;

;

;

;

.

Результаты расчета токов КЗ представим в «Сводной ведомости токов КЗ».

Таблица 2.7 – Сводная ведомость токов КЗ

Точка КЗ	, мОм	, мОм	, мОм				, кА	, кА	, кА	, кА	, мОм	, кА
К1	20,9	17,2	27,1	1,2	1,0		8,5	11,9	8,5	7,4		2,9
К2	55,9	22,3	60,2	2,5	1,0		3,7	5,2	3,7	3,2	63,6	1,7
К3	65,7	7,2	66,1	9,1	1,0		3,3	4,6	3,3	2,9		1,2

2.8 Расчёт осветительных нагрузок по предприятию

Существует несколько методов расчета электрического освещения и мощности электроосветительных установок:

1. Расчет освещения по коэффициенту использования светового потока;

2. Расчет освещения точечным методом

Широкое распространение получили упрощенные формы метода расчета освещения по коэффициенту использования светового потока:

а) метод удельной мощности;

б) метод расчета с использованием графиков Гурова-Прохорова.

На стадиях технического проектирования, когда требуется приближенно определить мощность осветительных установок и тип светильников пользуются в основном методом удельной мощности. Мощность осветительных установок для помещений здания или территории предприятия при этом определяется по формуле

. (2.59)

где - удельная мощность электрического освещения, Вт/м²;

- освещаемая площадь, м²;

- коэффициент запаса (на старение электродов ламп, загрязнение светильников и т.д.);

- коэффициент спроса.

Удельная мощность зависит от целого ряда факторов: геометрических размеров помещения, коэффициентов отражения потолка, стен, пола, применяемых типов светильников, нормируемой освещенности и т.д.

С учетом всех этих параметров произведем расчет освещенности предприятия.

2.9 Расчёт нагрузки цехов и предприятия в целом методом коффициента спроса

Метод коэффициента спроса то чисто статистический метод и в нем не рассматриваются тонкости формирования группового графика нагрузки из индивидуальных:

. (2.60)

где - коэффициент спроса, выявляемый статистическим путем для всех типовых объектов

(групп, участков, цехов) путем обследования аналогичных объектов на действующих предприятиях.

Эти значения приведены в справочниках.

Произведем расчет нагрузки для блока специальных (производственных) цехов:

;

; (2.61)

;

; (2.62)

.

Аналогично произведем расчет для остальных цехов предприятия и полученные данные сведем в таблицу (см. приложение Б).

Дата добавления: 2015-09-04