Курс лекций по предмету Электроснабжение отрасли

ТОГ БПОУ
«Котовский индустриальный техникум»







курс лекций
по дисциплине
«Электроснабжение отрасли»

для специальности 140448
Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования





Разработал преподаватель Кондрашов В.В.







Котовск 2016
Урок №1
Тема: «Введение»

Общая характеристика дисциплины.

Дисциплина «Электроснабжение объектов» является основной при подготовке техников – электриков. Изучение этой дисциплины позволит узнать как построить систему электроснабжения (СЭС), которая, с одной стороны, потребует минимальных затрат, а с другой – обеспечит надежное питание потребителей.

Для построения СЭС необходимо решить ряд вопросов, основными из которых являются:
Определение величины электрических нагрузок.
Выбор напряжения.
Выбор числа и мощности трансформаторов.
Компенсация реактивной мощности.
Расчет токов короткого замыкания.

Дисциплина «Электроснабжение объектов» основана на знании студентами следующих дисциплин: «Электротехника», «Электрические машины», «Электрические измерения», «Электротехнические материалы». В свою очередь эта дисциплина является базой для таких предметов, как «Электрооборудование промышленных предприятий» и «Монтаж электрооборудования».

Современное состояние и перспективы развития энергетики.

Можно выделить три основных фактора, которые характеризуют современное состояние энергетики и перспективы ее развития:

Технический фактор.
При переходе энергии из одного вида в другой часть ее непременно теряется. Таким образом, потери энергии возникают при производстве электроэнергии и при ее потреблении. Также часть электроэнергии теряется при передаче ее на расстояние. Наличие всех перечисленных потерь говорит о том, что КПД использования энергоресурсов невысок. Поэтому задачей энергетики является снижение потерь энергии везде, где это возможно.

Социальный фактор.
Потребление энергии населением Земли неравномерно. Например, 30% наиболее развитых стран потребляет 90% всей вырабатываемой энергии. Это говорит о том, что уровень социального развития и количество используемой энергии напрямую связаны. Поэтому есть смысл разработать совместную программу социального и энергетического развития.

Экологический фактор.
Энергетические установки вызывают достаточно серьезное загрязнение окружающей среды, что заставляет искать способы уменьшить это загрязнение.
Существует и другая проблема: для производства электроэнергии в основном используются не возобновляемые энергоресурсы, количество которых с каждым годом уменьшается. Таким образом, необходимо искать новые способы получения электроэнергии.







Урок №2
Тема: «Понятие о системах электроснабжения (СЭС)»

Назначение и область применения СЭС.









Э – электростанция; ЭС – электрическая сеть; ЭП – электроприемники;
ТС – тепловая сеть; ТП – теплоприемники.

Рисунок 1 – Структурная схема энергетической системы.

Энергетическая система – это совокупность электростанций, электрических и тепловых сетей, потребителей электроэнергии и теплоты, которые связаны между собой общим режимом работы ((1)+(2)+(3)+(4)+(5)(.
Все районные энергетические системы соединены между собой высоковольтными линиями, образуя, таким образом, единую энергетическую систему. Такое объединение значительно повышает надежность электроснабжения.
Электрическая система – это часть энергетической системы без тепловых сетей и потребителей теплоты ((1)+(2)+(3)(.
СЭС – это совокупность взаимосвязанных электроустановок, предназначенных для производства, передачи и распределения электроэнергии ((1)+(2)(.
Электрическая сеть – это совокупность электроустановок для передачи и распределения электроэнергии на определенной территории (2). Электрическая сеть состоит из подстанций, распределительных устройств, линий электропередачи и различных электрических аппаратов.

Напряжения электрических цепей и область их применения.

Любая электроустановка характеризуется номинальным напряжением.
Номинальное напряжение – это такое напряжение, при котором обеспечивается нормальная работа электроустановок (ЭУ) в течение всего срока службы.
Все ЭУ делятся на две категории:
ЭУ напряжением до 1 кВ.
ЭУ напряжением выше 1 кВ.
Номинальное напряжение сети должно совпадать с номинальным напряжением подключенного к ней электроприемника. В связи с этим ГОСТ установил следующие значения напряжений:
Для ЭУ напряжением до 1 кВ: 220, 380 и 660 В.
Для ЭУ напряжением выше 1 кВ: 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ.
Для ЭУ постоянного тока: 110, 220 и 440 В.
Выбор того или иного стандартного напряжения определяет построение всей СЭС промышленного предприятия, Для внутрицеховых электрических сетей наибольшее распространение получило напряжение 380/220 В. Его главным преимуществом является возможность одновременного питания силовых и осветительных электроприемников. Напряжение 220/127 В в настоящий момент не применяется, так как оно неэкономично. Напряжение 660/380 В обеспечивает наименьший расход цветного металла, но требует применения дополнительного трансформатора для питания освещения. Поэтому его применяют лишь при больших расстояниях между источником питания и потребителями для снижения потери напряжения.
Потеря напряжения определяется по формуле13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415, из которой видно, что повышение напряжения U приводит к уменьшению потеря напряжения (U при одном и том же значении полной мощности S.

Урок №3
Тема: «Структурные схемы передачи электроэнергии к потребителям».

Прием, передача и распределение электроэнергии от электростанций до потребителей.



Г






Рисунок 2 – Пример структурной схемы передачи электроэнергии.

Электрические генераторы (Г), установленные на современных электростанциях, вырабатывают электроэнергию при напряжении 6 – 20 кВ. Расстояние между источниками энергии и потребителями (П), как правило, составляет несколько сотен километров, и передача электроэнергии на этом напряжении становится практически невозможной в связи со значительными потерями в электрической сети.

Потери мощности определяются по формуле13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415, из которой видно, что повышение напряжения U приводит к уменьшению потерь мощности (P при одном и том же значении полной мощности S.

Поэтому на электростанциях устанавливают трансформаторы (ПТ) для повышения генераторного напряжения до значения 110 кВ и выше. На этом напряжении электроэнергия передается на расстояние. Затем это напряжение необходимо понизить до значения равного напряжению потребителей. Для этого сооружают различные подстанции: узловые распределительные (УРП), главные понизительные (ГПП) и цеховые трансформаторные (ЦТП). Кроме того, на территории предприятий сооружают распределительные пункты напряжением 6 – 10 кВ (РП1) и напряжением до 1 кВ (РП2). Они служат для приема и распределения электроэнергии на одном напряжении без преобразования и трансформации.
В ряде случаев для крупных предприятий становится необходимым комбинированное питание от электрической системы и собственной ТЭЦ. Собственная ТЭЦ сооружается, если:
необходимо резервное питание для ответственных потребителей;
требуется большое количество тепловой энергии;
при большой удаленности предприятия от электрической системы.





Режимы работы нейтралей.

Все электрические сети делятся на два вида:

Сети с глухозаземленной нейтралью.
Глухозаземленная нейтраль – это нейтраль трансформатора или генератора, которая соединена с заземляющим устройством непосредственно, или через малое сопротивление, например через трансформатор тока.
Сети с глухозаземленной нейтралью – это четырехпроводные сети.


При соединении одной из фаз с землей возникает большой ток КЗ и защита отключает поврежденный участок сети, что приводит к нарушению электроснабжения. На двух других неповрежденных фазах напряжение относительно земли не повышается, поэтому изоляция может быть рассчитана на фазное напряжение.
С глухозаземленной нейтралью работают сети напряжением 110 кВ и выше, а также сети напряжением 380(220 В.


Сети с изолированной нейтралью.
Изолированная нейтраль – это нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству, или присоединенная к нему через большое сопротивление, например через дугогасящую катушку.
Сети с изолированной нейтралью – это, как правило, трехпроводные сети.


При замыкании одной из фаз на землю ток в сети возрастает незначительно, напряжение поврежденной фазы по отношению к земле становится равным нулю, а напряжения двух других фаз становится равным междуфазным напряжениям (т.е. возрастает в (3 раза). Таким образом, питание потребителей не нарушается, однако изоляцию всех трех фаз следует предусмотреть не на фазное, а на междуфазное напряжение.
С изолированной нейтралью работают сети напряжением 6 – 35 кВ и сети напряжением 660(380 В.

Урок №4
Тема: «Общие сведения о силовом и осветительном электрооборудовании напряжением до 1 кВ».

Общие сведения об электрооборудовании.

Электроприемник (ЭП) – это аппарат или механизм, предназначенный для преобразования электроэнергии в другой вид энергии.

По напряжению ЭП делят на две группы:
ЭП напряжением до 1 кВ;
ЭП напряжением выше 1 кВ.

По роду тока различают ЭП, работающие:
от сети переменного тока промышленной частоты (50 Гц);
от сети переменного тока повышенной или пониженной частоты;
от сети постоянного тока.

По виду преобразования энергии ЭП делят на три группы:
электроприводы;
электротехнологические установки;
электроосветительные установки.

По общности технологического процесса ЭП делят на:
производственные механизмы;
общепромышленные установки;
подъемно – транспортное оборудование;
электросварочное оборудование;
электронагревательные и электролизные установки.

Электрооборудование разделяют на силовое и осветительное. Силовое охватывает все виды ЭП, исключая предназначенные для освещения. При проектировании расчеты и чертежи силового и осветительного электрооборудования выполняются раздельно.

Режимы работы ЭП.


Рисунок 3 – Графики основных режимов работы ЭП.
Различают три основных режима работы, характерных для большинства ЭП промышленных предприятий: продолжительный, кратковременный и повторно – кратковременный.

Продолжительный режим – это такой режим работы ЭП, который продолжается столь длительное время, что температура нагрева всех его частей достигает практически установившегося значения. В продолжительном режиме работают электроприводы большинства насосов, компрессоров, вентиляторов; механизмы непрерывного транспорта; нагревательные печи и т.д.

Кратковременный режим – это режим, при котором рабочий период столь мал, что температура отдельных частей ЭП не достигает установившегося значения; период же остановки настолько длителен, что они успевают охладиться до температуры окружающей среды. В кратковременном режиме работают вспомогательные механизмы металлорежущих станков; электроприводы задвижек, заслонок и т.д.

Повторно – кратковременный режим – это режим, при котором кратковременные периоды работы чередуются с паузами. При этом во время рабочих периодов температура ЭП не достигает установившегося значения, а во время пауз ЭП не успевает охладиться до температуры окружающей среды. В результате многократных циклов температура ЭП достигает некоторой средней величины. В повторно – кратковременном режиме работают подъемно – транспортные механизмы, сварочные аппараты и т.д.

Приемники повторно – кратковременного режима характеризуются продолжительностью включения (ПВ):
13 EMBED Equation.3 1415
tВ – период включения; tО - период отключения; tЦ – время всего цикла.
Если tЦ>10 мин., то режим считается продолжительным. ГОСТ установил следующие значения ПВ: 15, 25, 40 и 60%.

Урок №5
Тема: «Общие сведения о силовом и осветительном электрооборудовании напряжением до 1 кВ».

Классификация ЭП по требуемой бесперебойности электроснабжения.

Надежность электроснабжения – это способность СЭС обеспечить предприятие электроэнергией хорошего качества, без срыва плана производства и не допускать аварийных перерывов электроснабжения.
По обеспечению надежности электроснабжения ЭП разделяют на три категории:

ЭП ( категории – это ЭП, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства (насос подачи воды в доменных печах, вентиляция во вредных химических производствах, основные ЭП очистных сооружений и т.д.).

ЭП (( категории – это ЭП, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности городских и сельских жителей (металлорежущие станки, штамповочные пресса, механизмы текстильного производства и т.д.).
ЭП ((( категории – все остальные ЭП, не подходящие под определения ( и (( категорий (приемники вспомогательных цехов, цехов несерийного производства и т.д.).

Требования к электроснабжению ЭП каждой из категорий.

ЭП ( категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания (ИП). Перерыв их электроснабжения при аварии на одном из ИП может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания от другого источника.
Независимым ИП ЭП или группы ЭП называется ИП, на котором сохраняется напряжение при исчезновении его на других ИП этих ЭП.
ЭП (( категории рекомендуется обеспечивать электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих ИП. Перерыв их электроснабжения при аварии на одном из ИП может быть допущен на время, необходимое для включения резервного питания действиями дежурного персонала или выездной оперативной бригады.
Допускается питание ЭП (( категории от одного трансформатора при наличии централизованного складского резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более 1 суток.
Для ЭП ((( категории электроснабжение может выполняться от одного ИП при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для замены или ремонта поврежденного элемента СЭС, не превышают 1 суток.


Урок №6
Тема: «Устройство и конструктивное выполнение электрических сетей напряжением до 1 кВ».

Общие сведения об электрических сетях напряжением до 1 кВ.

Электрические сети напряжением до 1 кВ служат для распределения электроэнергии внутри цехов промышленных предприятий, а также для питания некоторых ЭП, расположенных за пределами цехов. Эти сети являются составной частью СЭС промышленного предприятия и осуществляют непосредственное питание большинства ЭП.
Основными элементами любой электрической сети являются токоведущие жилы и изоляция.
По способу изоляции сети напряжением до1 кВ делят на следующие группы:
воздушные линии (на промышленных предприятиях встречаются очень редко);
шинопроводы (см. рис. 2.9 стр. 37 /1/);
кабельные линии;
электропроводки, т.е. сети, выполненные изолированными проводами и небронированными кабелями сечением до 16 мм2 .
В целях экономии меди Правила устройства электроустановок (ПУЭ) рекомендуют применять провода и кабели с алюминиевыми жилами, за исключением взрывоопасных помещений класса В -( и В -(а, где применение проводников с медными жилами является обязательным. Кроме того. Медные проводники применяют для механизмов, работающих в условиях постоянных вибраций, а также для передвижных ЭУ.

Схемы электрических сетей напряжением до 1 кВ.

Схемы электрических сетей должны обеспечивать надежное питание ЭП, быть удобными в эксплуатации. При этом затраты на сооружение сети, расход проводникового материала и потери электроэнергии должны быть минимальными.
По своей структуре схемы электрических сетей могут быть радиальными, магистральными и смешанными.

Рисунок 4 – Радиальная схема электрической сети.


Рисунок 5 – Магистральная схема электрической сети.

При радиальной схеме (Рисунок 4) Каждый ЭП получает питание по отдельной линии. Причем ЭП большой мощности (100 кВт и выше) питаются непосредственно от подстанции, а остальные ЭП от распределительных пунктов (РП), каждый из которых подключен к подстанции отдельной линией. Достоинством радиальных схем является их высокая надежность, т.к. авария на одной из линий не влияет на работу других ЭП. Недостатки радиальных схем: большой расход проводникового материала; требуют большого количества РП и защитных аппаратов.
При магистральной схеме (рисунок 5) к каждой линии отходящей от подстанции подключается несколько РП и/или ЭП большой мощности. В свою очередь к каждой линии отходящей от РП подключается несколько (не более 3-х) ЭП. Достоинства магистральных схем: требуют малое количество электрооборудования; высокая гибкость, т.е. возможность перестановки оборудования без переделки сети. Недостаток: малая надежность, т.к. авария на одной линии может вызвать отключение нескольких ЭП, поэтому магистральные схемы можно использовать только для ((( категории электроснабжения.
Практически радиальные и магистральные схемы редко встречаются в чистом виде. Наиболее распространены смешанные схемы, которые сочетают в себе элементы радиальных и магистральных схем.

Урок №7
Тема: «Устройство и конструктивное выполнение электрических сетей напряжением до 1 кВ».

Устройство осветительных и силовых сетей.

Наиболее распространенными способами прокладки кабелей внутри зданий являются:
открыто по стенам и перекрытиям;
в каналах.
Открытую прокладку чаще всего выполняют небронированными кабелями (марки АВВГ). Трасса кабелей должна быть по возможности прямолинейной. Разновидностью открытой прокладки является прокладка в лотках (см. рис. 2.3 стр. 32 /1/ или рис. 3.7 стр. 133 /2/). Ее применяют, например, во взрывоопасных помещениях класса В - ( и В - (а, где используют кабели марки ВБВ.
Если требуется в одном направлении проложить большое число кабелей, то в полу цеха сооружают канал из железобетона или кирпича, который перекрывают железобетонными плитами или стальными рифлеными листами. Кабели внутри канала укладывают на его дно или на конструкции, установленные на боковых стенах (рисунок 6). Преимущества такой прокладки: защищенность от механических повреждений, удобство осмотра; недостаток – большие капитальные затраты.

Рисунок 6 – Прокладка кабелей в канале.

Цеховые сети, выполненные проводами, прокладывают открыто или в трубах.
Открытую прокладку можно применять при отсутствии возможности механических повреждений во всех помещениях, кроме взрывоопасных.
На промышленных предприятиях используют следующие виды труб:
стальные водогазопроводные – для помещений со взрывоопасной, сырой, особо сырой и химически активной средой;
тонкостенные электросварные – для пожароопасных и горячих цехов;
пластмассовые – в остальных случаях.

Назначение, устройство и применение распределительных щитов.

В качестве основного электрооборудования для внутрицеховых электрических сетей напряжением до 1 кВ применяются распределительные панели, силовые распределительные шкафы, распределительные пункты, ящики с рубильниками и предохранителями, щитки освещения. Перечисленные устройства служат для приема и распределения электроэнергии, управления электроустановками и их защиты. В них смонтированы коммутационные и защитные аппараты, измерительные приборы, аппаратура автоматики и вспомогательные устройства.
В качестве защитных аппаратов используют предохранители и автоматы. Шкафы с предохранителями имеют на вводе один или два рубильника. Распределительные пункты с автоматами могут быть с вводным автоматическим выключателем или без него.
Пункты с автоматическими выключателями применяют в следующих случаях:
при автоматизации управления;
при частых аварийных отключениях;
если предохранители не удовлетворяют требованиям, предъявляемым к защите.
В остальных случаях применяют шкафы с предохранителями, т.к. они более дешевые.
Осветительные щитки, как правило, комплектуются автоматами.
По способу установки пункты изготовляют напольными, навесными и утопленными.

Урок №8
Тема: «Выбор сечений проводов и кабелей по допустимому нагреву электрическим током».

Нагрев проводов электрическим током.

Согласно закону Джоуля – Ленца проводники электрических сетей нагреваются при прохождении по ним электрического тока. Количество выделенной тепловой энергии прямо пропорционально квадрату тока, сопротивлению проводника и времени прохождения тока. Нагрев изменяет физические свойства проводника. Повышается его сопротивление, а значит повышается и бесполезный расход электроэнергии на нагрев токоведущих частей. Слишком высокая температура нагрева проводника может привести к преждевременному износу изоляции, ухудшению контактных соединений, а в некоторых случаях к возникновению пожара и даже взрыва.
Наибольшая температура, при которой обеспечивается надежная продолжительная работа проводов и кабелей, называется длительно допустимой температурой. Ее величина зависит от вида проводника (см. табл. 2.3 стр. 39 /1/). Ток, при котором устанавливается длительно допустимая температура нагрева проводника, называется длительно допустимым током. Учитывая условия надежности, безопасности и экономичности, правила устройства электроустановок (ПУЭ) установили значения длительно допустимых токов для проводников различных марок и сечений с учетом способа их прокладки.
Чем выше сечение проводника, тем больше длительно допустимый ток. Это объясняется двумя причинами:
у проводника большего сечения при одной и той же длине сопротивление меньше, значит, при одном и том же токе, он будет нагреваться меньше;
у проводника большего сечения больше площадь наружной поверхности, а значит лучше условия передачи тепла в окружающую среду.

Определение длительных токов ЭП и выбор сечений проводов и кабелей.

При расчете сети по нагреву сначала выбирают марку проводника в зависимости от характеристики среды помещения и способа прокладки сети. Затем выбирают наименьшее сечение проводника, для которого выполняется условие:
13 EMBED Equation.3 1415 (1)
IР – расчетный максимальный ток нагрузки, А;
IД – длительно допустимый ток (табличное значение),А.

Для одного ЭП за максимальный расчетный ток принимают его номинальный ток. Исключение: АД с короткозамкнутым ротором, установленные во взрывоопасной зоне; для них IР = 1,25*IНОМ. Для группы ЭП IР определяется специальным расчетом.
Значения длительно допустимых токов в таблице указаны для нормальных условий прокладки: tВОЗД. = 25 (С, tЗЕМЛИ = 15 (С. Если условия прокладки отличаются от нормальных, то длительно допустимый ток определяется по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415
КП – поправочный температурный коэффициент (см. табл. П2 стр. 358 /1/).

При повторно- кратковременном режиме (ПКР) проводники нагреваются меньше, чем при продолжительном, поэтому для них допустимый ток равен:
13 EMBED Equation.3 1415

Эту формулу используют, если ПВ13 EMBED Equation.3 141540%,а сечение проводников выше 6 мм2 для меди, 10 мм2 для алюминия (иначе 13 EMBED Equation.3 1415).
Для кратковременного режима работы с длительностью включения до 4 мин. длительно допустимый ток определяют так же, как и для ПКР, а при длительности включения более 4 мин. – как для продолжительного режима.

Урок №9
Практическое занятие №1 – Выбор сечений проводов и кабелей по их допустимому нагреву электрическим током.

Задача №1
Для привода механизма используется асинхронный двигатель (АД), который имеет следующие технические данные: РНОМ=40 кВт; UНОМ=380 В; (НОМ=90,5%; cos(НОМ=0,89. Выбрать сечение проводов марки АПВ, проложенных в стальной трубе, если температура окружающего воздуха равна 25 (С.
Решение:
Определяем номинальный ток двигателя:13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Соблюдая условие IНОМ13 EMBED Equation.3 1415IД по таблице 2.7 стр. 42 /1/ принимаем сечение проводов равным 25 мм2 - IД=80 А.

Указания:
Таблица, которой воспользовались в задаче, может быть применена для проводов марок АПВ, АПР, АППВ, АППВС, АПРТО и т.д.
При определении IД воспользовались тем столбцом таблицы, где указаны длительно допустимые токи для трех одножильных проводов проложенных в одной трубе, т.к. в качестве четвертого (нулевого) проводника можно использовать трубу и провода марки АПВ являются одножильными.

Задача №2
Решить задачу №1 при температуре воздуха равной 35 (С.
Решение:
1. Определяем номинальный ток двигателя:13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
2. По таблице П2 стр. 358 /1/ находим поправочный температурный коэффициент: кп=0,87.
Соблюдая условие IНОМ13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415 по таблице 2.7 стр. 42 /1/ принимаем сечение проводов равным 35 мм2 - 13 EMBED Equation.3 1415=IД* кп =95*0,87=82,65 А.

Указания:
В таблице П2 стр. 58 /1/ в столбце, соответствующем температуре воздуха 35 (С, указаны несколько поправочных коэффициентов в зависимости от расчетной температуры среды и нормированной температуры жил (см. первый и второй столбцы таблицы). Поправочный коэффициент был принят равным 0,87, т.к. при прокладке в воздухе расчетная (нормальная) температура среды равна 25 (С, а нормированная температура жил для проводов с полихлорвиниловой изоляцией равна 65 (С согласно табл. 2.3 стр. 39 /1/.

Задача №3
Стационарный сварочный трансформатор имеет следующие технические данные: SНОМ=50 кВА; UНОМ=380 В; ПВ=40%. Выбрать сечение кабеля марки АВВГ для питания этого трансформатора при нормальных условиях прокладки.
Решение:
Определяем номинальный ток ЭП:
13 EMBED Equation.3 1415
Так как ПВ13 EMBED Equation.3 141540% и ориентировочно сечение больше 10 мм2, то его выбор производим по условию: IНОМ13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415. По таблице 2.8 стр. 43 /1/ выбираем сечение 16 мм2, для которого 13 EMBED Equation.3 1415
Указания:
1. Таблица, которой воспользовались в задаче, может быть применена для кабелей марок АВВГ, АПВГ, АВВБ, АВРБ, АВРГ и т.д.
При определении IД воспользовались тем столбцом таблицы, где указаны длительно допустимые токи для трехжильных кабелей проложенных в воздухе, т.к. кабель марки АВВГ небронированный и прокладка его в земле не рекомендуется.
При использовании таблицы 2.8 стр. 43 /1/ в формулу для определения длительно допустимого тока всегда вводится коэффициент 0,92(см. примечание к таблице).

Задача №4
Решить задачу №3 при ПВ=60%.
Определяем номинальный ток ЭП:
13 EMBED Equation.3 1415
Так как ПВ>40%, то выбор сечения производим по условию: IНОМ13 EMBED Equation.3 1415IД. По таблице 2.8 стр. 43 /1/ выбираем сечение 35 мм2, для которого 13 EMBED Equation.3 1415
Задача №5
Для привода механизма, установленного во взрывоопасном помещении класса В-Iа, используется АД с короткозамкнутым ротором, который имеет следующие технические данные: РНОМ=100 кВт; UНОМ=380 В; (НОМ=92,4%; cos(НОМ=0,89. Выбрать сечение проводов марки ПВ для питания данного ЭП при нормальных условиях среды.
Решение:
1. Определяем номинальный ток двигателя:13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Определяем расчетный ток для выбора сечения проводов:
IР = 1,25*IНОМ=1,25*184,8=231 А
3. Соблюдая условие IНОМ13 EMBED Equation.3 1415IД по таблице П2.1 стр. 510 /2/ принимаем сечение проводов равным 120 мм2 - IД=260 А.

Указания:
1. При определении IД воспользовались тем столбцом таблицы, где указаны длительно допустимые токи для четырех проводов проложенных в одной трубе, т.к. во взрывоопасных помещениях нельзя применять открытую прокладку проводов и использовать в качестве четвертого (нулевого) проводника трубу.
Таблица 13 SEQ Таблица \* ARABIC 14115 - Исходные данные к домашней контрольной работе №1 по электроснабжению
№
вар.
Задача №1
Задача №2
Задача №3


Рном,
кВт
cos(н
(н
tвозд.,
(C
Sном,
кВА
ПВ
%
Рном,
КВт
cos(н
(н
Рном,
КВт
cos(н
(н
tвозд.,
(C


7,5
0,88
87,5
10
63
15
-
-
-
22
0,9
87,5
25


5
0,95
-
15
-
15
55
0,92
91
17
0,9
87
25


11
0,9
88
20
63
25
-
-
-
13
0,88
87,5
25


10
0,95
-
25
-
25
55
0,92
91
10
0,88
87
10


18,5
0,92
88,5
30
63
40
-
-
-
75
0,88
90
25


15
0,9
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
40
0,88
90,5
25


45
0,9
91
10
30
40
-
-
-
30
0,88
90
25


35
0,95
-
15
-
40
22
0,91
88,5
22
0,88
89,5
25


55
0,92
91
20
30
60
-
-
-
17
0,86
88,5
25


40
0,95
-
25
-
60
22
0,91
88,5
55
0,83
90.5
15

Примечание. Во всех задачах принять UНОМ = 380 В.
Задача №1: Для вариантов 1 –16 требуется выбрать сечение проводов марки АПВ, проложенных в трубе; Для вариантов 17 –32 требуется выбрать сечение кабеля марки АВВГ, проложенного в канале; Тип ЭП: для нечетных вариантов – электропривод, для четных – электронагревательная установка (см. задачи №1 и №2, решенные на уроке №9).

Задача №2: Для вариантов 1 –16 требуется выбрать сечение кабеля марки АВВГ, проложенного в канале; Для вариантов 17 –32 требуется выбрать сечение проводов марки АПВ, проложенных в трубе; Тип ЭП: для нечетных вариантов – сварочный трансформатор, для четных – подъемное устройство; условия окружающей среды для всех вариантов нормальные (см. задачи №3 и №4, решенные на уроке №9).

Задача №3: Для всех вариантов выбрать сечение проводов марки ПВ для ЭП, расположенного во взрывоопасной зоне (см. задачу №5, решенную на уроке №9).

Урок №10
Тема: «Графики электрических нагрузок».

Общие сведения о графиках электрических нагрузок.

Электрическая нагрузка – это величина, характеризующая потребление мощности отдельным ЭП или группой ЭП.
Графиком электрической нагрузки называется кривая, показывающая ее изменение во времени. Графики электрических нагрузок дают наглядное представление об изменении потребляемой мощности в течение заданного периода времени.
Графики электрических нагрузок подразделяют на индивидуальные и групповые. Групповые графики строят путем суммирования индивидуальных графиков, т.е. графиков отдельных ЭП. Суммируя групповые графики можно получить график нагрузки цеха или всего предприятия.
По роду нагрузки различают графики активной и реактивной мощности, по длительности рассматриваемого промежутка времени – суточные и годовые графики.

Рисунок 7 – Суточный (а) и годовой (б) графики активной Р и реактивной Q нагрузок.


Изменение нагрузки во времени можно наблюдать по измерительным приборам и регистрировать самопишущим прибором. На практике графики нагрузок обычно получают по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии, снятым через определенные равные промежутки времени (30 минут).
Если суточный график нагрузки представлен кривой линией, то его разбивают на интервалы продолжительностью 30 минут и для каждого из них находят среднее значение нагрузки. Наибольшее из этих значений называется максимальной нагрузкой или получасовым максимумом. По расчетному значению этой величины производят выбор различных элементов СЭС, в том числе сечений проводников.
Графики электрических нагрузок характеризуются повторяемостью, т.е. для одного и того же участка цеха, цеха, производства и т.д. графики электрических нагрузок полученные для разных суток являются одинаковыми. Это свойство графиков нашло применение:
сначала для разных производств были получены суточные графики электрических нагрузок;
затем для каждого из них была установлена связь между его формой и типом и количеством применяемых ЭП, эта связь выражается специальными коэффициентами, которые называются показателями графиков электрических нагрузок;
в настоящий момент эти показатели используют для расчета электрических нагрузок проектируемых предприятий.
Графики электрических нагрузок всегда неравномерны. Для разных производств неравномерность проявляется в разной степени (см. рис. 2.13 стр. 48 /1/). Чем больше неравномерность графика, тем больше потери электроэнергии. Для энергосистемы неравномерность графика нагрузки это не только лишние потери электроэнергии, но и необходимость увеличивать число и/или мощность генераторов электростанций в соответствии со значением максимальной нагрузки. Поэтому энергосистема стимулирует предприятия к выравниванию графика нагрузки путем введения двухставочного тарифа, при котором предприятие платит не только за фактически потребленную энергию, но и за максимальную (заявленную) мощность.

Показатели графиков электрических нагрузок.

Показатели графиков электрических нагрузок – это безразмерные коэффициенты, характеризующие режим работы ЭП. Они применяются при расчетах электрических нагрузок.
Коэффициент использования активной мощности – это отношение средней активной мощности за наиболее загруженную смену к ее номинальному значению:
13 EMBED Equation.3 1415
Коэффициент включения ЭП – это отношение продолжительности включения ЭП в цикле tВ ко всей продолжительности цикла tЦ. Время включения ЭП за цикл складывается из времени работы tР и времени холостого хода tХ:
13 EMBED Equation.3 1415
Коэффициент загрузки – это отношение фактически потребляемой (активной) мощности к номинальной мощности ЭП:
13 EMBED Equation.3 1415
Коэффициент формы характеризует неравномерность графика нагрузки во времени. Он равен единице при нагрузке неизменной во времени.
Коэффициент максимума активной мощности – это отношение максимальной расчетной мощности к активной средней мощности за наиболее загруженную смену:
13 EMBED Equation.3 1415
Коэффициент спроса – это отношение максимальной расчетной мощности к номинальной:
13 EMBED Equation.3 1415
Коэффициент заполнения графика нагрузки – это величина обратная коэффициенту максимума:
13 EMBED Equation.3 1415

Урок №11
Тема: «Потери мощности и электроэнергии в электрических сетях».

Потери мощности и электроэнергии в линиях и трансформаторах.

При передаче электроэнергии от источников питания к потребителям в электрической сети возникают потери мощности и электроэнергии. Для линий электропередачи эти потери объясняются тем, что проводники линий нагреваются и отдают тепло в окружающую среду. Потери же в трансформаторах состоят из двух частей:
электрические потери, связанные с нагревом обмоток трансформатора;
магнитные потери, связанные с нагревом сердечника трансформатора.

Потери активной и реактивной мощности в линии определяются по формулам:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
РМ, QМ – максимальные значения активной и реактивной мощности, передаваемые по линии;
RЛ, XЛ – активное и реактивное сопротивление линии.

Площадь годового графика нагрузки равна годовому расходу электроэнергии WГОД. Энергия в течение года расходуется при изменяющемся значении мощности. Если бы мощность всегда имела максимальное значение РМ, то количество энергии WГОД расходовалось бы за время Тмах меньшее года. Это время называется временем использования максимума нагрузок:
13 EMBED Equation.3 1415
Потери активной и реактивной электроэнергии в линии определяются по формулам:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
(МАХ – время максимальных потерь.

Время максимальных потерь – это время, в течение которого электрическая сеть, работая с максимальной нагрузкой, имеет потери электроэнергии, равные действительным годовым потерям. Величина (МАХ зависит от Тмах и соs( и определяется по графику, приведенному в учебнике (рис. 2.24 стр. 93 /1/).
Для трансформаторов используют следующие формулы:
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415

где (РХХ – потери холостого хода трансформатора, кВт;
(РКЗ – потери короткого замыкания трансформатора, кВт;
( - коэффициент загрузки трансформатора;
uК – напряжение короткого замыкания трансформатора, %;
iХ – ток холостого хода трансформатора, %;
SНОМ – номинальная мощность трансформатора, кВА;
ТВК – время включения трансформатора в году, ч.


Мероприятия по снижению потерь электроэнергии.

Значительную величину составляют потери электроэнергии в трансформаторах. Они могут быть снижены за счет правильного выбора числа и мощности трансформаторов, а также исключения работы трансформатора с малой загрузкой. Последнее обеспечивается отключением трансформатора в периоды минимальных нагрузок, Во время такого отключения питание ЭП обеспечивает второй трансформатор этой подстанции, а при его отсутствии – трансформатор ближайшей соседней подстанции с помощью специальной кабельной перемычки.
Если питание потребителей производится по двум или нескольким линиям, то их следует включать параллельно для уменьшения потерь электроэнергии.
Применение более высокого напряжения приводит к значительному снижению потерь электроэнергии, однако, это приводит и к увеличению капитальных вложений. Поэтому вопрос о применении того или иного напряжения решается на основании технико-экономического расчета.
Следует стремиться к получению равномерного графика нагрузки, благодаря чему повышается использование оборудования и снижаются потери электроэнергии.
Для снижения потерь электроэнергии в осветительных сетях следует: использовать естественное освещение и поддерживать чистоту световых проемов, регулярно чистить светильники и правильно размещать их, своевременно включать и отключать освещение.


Урок №12
Тема: «Расчет электрических нагрузок в электроустановках напряжением до 1 кВ».

Назначение расчета электрических нагрузок.

Создание каждого промышленного предприятия начинается с его проектирования. При проектировании СЭС объекта первым этапом является определение ожидаемых электрических нагрузок, т.е. расчет максимальной мощности. Правильное определение ожидаемых электрических нагрузок имеет большое значение, т.к. результаты этого расчета являются исходными данными для выбора всех элементов СЭС.
Нельзя принять максимальную нагрузку равной сумме номинальных мощностей всех ЭП: она всегда меньше этой суммы. Это объясняется неполной загрузкой некоторых ЭП, не одновременностью их работы и т.д. Завышение ожидаемых нагрузок приводит к удорожанию строительства, перерасходу проводникового материала и неоправданному увеличению мощности трансформаторов и другого электрооборудования. Занижение ожидаемых нагрузок может привести к увеличению потерь мощности, перегреву проводов, кабелей и трансформаторов, а, следовательно, – к сокращению срока их службы.
Существующие ныне методы расчета электрических нагрузок основаны на обработке данных об электрических нагрузках действующих промышленных предприятий различных отраслей промышленности.

Методы расчета нагрузок.

Название метода
Сущность метода
Применение метода

Метод удельного расхода электроэнергии на единицу продукции
Определяют годовой расход активной электроэнергии:
13 EMBED Equation.3 1415
а затем расчетную нагрузку:
РР=13 EMBED Equation.3 1415,
где М- количество выпускаемой продукции за год, шт., кг, м и т.д.;
(0 – удельный расход электроэнергии на единицу продукции, кВт*ч/шт, кВт*ч/кг и т.д.;
ТГ – годовое число часов работы предприятия.
Для предварительных и поверочных расчетов

Метод коэффициента спроса
РР=кС*РНОМ
КС – коэффициент спроса;
Для расчета электрических нагрузок высокого напряжения и для расчета осветительных нагрузок

Метод удельной плотности электрических нагрузок на единицу производственной площади
РР=у0*F
у0 – удельная плотность нагрузки на 1 м2 производственной площади, Вт/м2;
F – площадь размещения ЭП, м2.
Этот метод также как и метод коэффициента спроса носит оценочный характер и применяется для расчета нагрузок высокого напряжения

Метод упорядоченных диаграмм (метод коэффициента максимума)



(

Для расчета электрических нагрузок в электроустановках напряжением до 1 кВ.
На практике в основном применяют первый из них, т.к. он более простой и изученный.

Статистический метод (самый точный)





Урок №13
Тема: «Расчет электрических нагрузок в электроустановках напряжением до 1 кВ».

Расчет номинальной мощности.

Расчет электрических нагрузок всегда начинается с определения номинальной (установленной) мощности электроприемников (ЭП).
Для ЭП продолжительного режима работы номинальная мощность принимается равной паспортной:
РНОМ=РПАСП
Для ЭП повторно – кратковременного режима работы:
РНОМ=РПАСП*13 EMBED Equation.3 1415
Для ЭП, заданных полной мощностью (печные трансформаторы, выпрямительные установки):
РНОМ=SПАСП*cos(ПАСП
Для ЭП, заданных полной мощностью и работающих в повторно – кратковременном режиме (сварочные трансформаторы):
РНОМ=SПАСП*cos(ПАСП*13 EMBED Equation.3 1415
Для ламп накаливания номинальная мощность принимается равной мощности указанной на лампе.
Для люминесцентных ламп номинальная мощность принимается равной мощности указанной на лампе, умноженной на коэффициент кП=1,2. Этот коэффициент учитывает потери в пускорегулирующей аппаратуре.
Если ЭП имеет несколько двигателей (токарный станок), то его номинальная мощность принимается равной сумме мощностей всех его двигателей.

Метод упорядоченных диаграмм.

Расчет ожидаемых нагрузок группы ЭП выполняется следующим образом:
Определяют установленную мощность РНОМ для каждого ЭП.
Определяют суммарную установленную мощность ( РНОМ
Определяют среднюю активную мощность за максимально загруженную смену для каждого ЭП и ее суммарное значение ( РСМ:
РСМ=кИ* РНОМ
Коэффициент использования кИ находят по табл. 2.11, 2.12 стр.53/1/ или по табл. 2.1 стр.82 /2/.
Определяют среднюю реактивную мощность за максимально загруженную смену для каждого ЭП и ее суммарное значение ( QСМ:
QСМ= РСМ*tg(
tg( находят по тем же таблицам, что и кИ.
Определяют среднее значение коэффициента использования:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяют эффективное число ЭП nЭ.
По таблице, зная nЭ и кИ.С, определяют коэффициент максимума кМ.
Коэффициент максимума кМ находят по табл. 2.13 стр. 54 /1/ или по табл. 2.3 стр.90 /2/.
Определяют максимальную активную мощность:
РМ=кМ* (РСМ
9. Определяют максимальную реактивную мощность:
QМ=13 EMBED Equation.3 1415* (QСМ
13 EMBED Equation.3 1415- коэффициент максимума реактивной мощности.
13 EMBED Equation.3 1415
Определяют максимальную полную мощность:

13 EMBED Equation.3 1415
Определяют максимальный ток:
13 EMBED Equation.3 1415


Урок №14
Тема: «Расчет электрических нагрузок в электроустановках напряжением до 1 кВ».

Определение эффективного числа ЭП.

Эффективное число ЭП – это такое число ЭП одинаковой мощности с одинаковым режимом работы, которое создает такое же значение максимальной нагрузки, что и группа ЭП различных по мощности и режиму работы.
13 EMBED Equation.3 1415
Способы упрощенного вычисления nЭ:
Определяют показатель (модуль) силовой сборки:
13 EMBED Equation.3 1415,
где РНОМ.MAX и РНОМ.MIN – номинальные мощности наибольшего и наименьшего ЭП в группе.
Если m13 EMBED Equation.3 14153, то nЭ=n, где n – количество ЭП в группе.
Если m>3 и кИ.С13 EMBED Equation.3 14150,2, то
13 EMBED Equation.3 1415
Если при вычислении по этой формуле получится, что nЭ>n, то следует принять nЭ=n.
Если m>3 и кИ.С<0,2, то находят значения
13 EMBED Equation.3 1415 и 13 EMBED Equation.3 1415,
где n1 – число ЭП группы, мощность каждого из которых больше или равна половине мощности наибольшего ЭП, а Р1 – суммарная мощность этих ЭП.
Зная n* и Р* по таблице находят n*Э и определяют эффективное число ЭП по формуле:
nЭ= n*Э*n
n*Э определяют по табл.2.14 стр.57 /1/ или по табл.2.2 стр.86 /2/.

Расчет суммарной цеховой нагрузки.

Расчет силовых нагрузок цеха производят методом упорядоченных диаграмм. При этом все силовые ЭП цеха рассматриваются как одна большая группа ЭП. Если количество ЭП в цеху слишком велико, то значительные затруднения возникают при определении эффективного числа ЭП. В таких случаях допускается принимать эффективное число ЭП цеха равным сумме эффективных чисел отдельных групп ЭП данного цеха.
Номинальную мощность осветительной нагрузки определяют, как правило, методом удельной мощности:
РУСТ.ОСВ=(*F,
где ( - удельная мощность освещения Вт/м2;
F – площадь цеха, м2.
Максимальную осветительную нагрузку принимают равной средней осветительной нагрузке за наиболее загруженную смену:
РМ.ОСВ=РСМ.ОСВ=кИ.ОСВ* РУСТ.ОСВ
QМ.ОСВ=QСМ.ОСВ= РСМ.ОСВ*tg(ОСВ
Значения кИ.ОСВ и tg(ОСВ находят по табл. 2.11, 2.12 стр.53/1/ или по табл. 2.1 стр.82 /2/.
Суммарную цеховую нагрузку определяют путем сложения расчетных значений силовой и осветительной нагрузок:
РМ.ЦЕХА=РМ.СИЛ+РМ.ОСВ
QМ.ЦЕХА=QМ.СИЛ+QМ.ОСВ
Урок №15
Тема: «Расчет электрических нагрузок в электроустановках напряжением до 1 кВ».

Расчет нагрузок однофазных ЭП.

Если число однофазных ЭП не превышает трех, то при расчете они учитываются как один трехфазный ЭП, имеющий условную номинальную мощность РНОМ.У. Значение этой мощности определяется следующим образом:
а) если ЭП включены на фазное напряжение, то
РНОМ.У=3*РНОМ.Ф,
где РНОМ.Ф – номинальная мощность наиболее загруженной фазы. Под номинальной мощностью каждой фазы понимается мощность однофазного ЭП, включенного в данную фазу.
б) если один ЭП включен на линейное напряжение, то
РНОМ.У=13 EMBED Equation.3 1415*РНОМ
в) если два или три ЭП включены на линейное напряжение, то
РНОМ.У=3*РНОМ.Ф
В этом случае номинальная мощность каждой фазы определяется по формулам:
13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415 13 EMBED Equation.3 1415,
где РАВ,РВС,РСА – номинальные мощности ЭП, включенных между фазами А и В, В и С, С и А соответственно.
См. пример расчета на стр.63 /1/.

Определение пиковых нагрузок.

Максимальные нагрузки продолжительностью 1-2 с называются пиковыми. Значения пиковых нагрузок необходимо определять для выбора аппаратов защиты, а также при выполнении расчетов колебаний напряжения в сети.
Пиковый ток группы ЭП определяется по формуле:
IПИК=IПУСК.МАХ+(IМ-kИ*IНОМ.МАХ),
где IПУСК.МАХ – наибольший из пусковых токов двигателей в данной группе;
IНОМ.МАХ – номинальный ток двигателя, имеющего наибольший пусковой ток;
kИ – коэффициент использования ЭП, имеющего наибольший пусковой ток;
IМ – максимальный расчетный ток нагрузки группы ЭП.
В качестве пикового тока одного двигателя принимается его пусковой ток:
IПИК=IПУСК=(П* IНОМ,
где (П – кратность пускового тока.
При отсутствии данных можно принять для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором и синхронных двигателей (П=5; для асинхронных двигателей с фазным ротором (П=2,5.
Величину пикового тока печных и сварочных трансформаторов при отсутствии заводских данных можно принять равной трехкратному номинальному току.

Рекомендации к выполнению расчета электрических нагрузок.

Если n13 EMBED Equation.3 14153, то РМ=13 EMBED Equation.3 1415, QM=13 EMBED Equation.3 1415(НОМ ).
Если n13 EMBED Equation.3 14154, а nЭ<4, то РМ=((КЗ*РНОМ); QМ=((КЗ*РНОМ*tg(НОМ);
При отсутствии данных можно принять КЗ=0,9 – для продолжительного режима работы; КЗ=0,75 – для повторно-кратковременного режима работы.
ЭП, работающие кратковременно или эпизодически, при расчете электрических нагрузок не учитываются.

Урок №16
Практическое занятие №2 – Расчет электрических нагрузок объектов.

Задача №1
От распределительного пункта (РП) получают питание следующие ЭП:
токарный станок с двигателями мощностью 5,5;1,1 и 0,12 кВт;
фрезерный станок с двигателем 4,5 кВт;
два сверлильных станка с двигателями 3 кВт;
сварочный трансформатор дуговой сварки SПАСП=20 кВА; cos(ПАСП=0,6; ПВ=40%;
два вентилятора с двигателями 1,1 кВт.
Произвести расчет электрических нагрузок для данного РП.
Решение:
Определяем номинальную мощность для каждого ЭП:
для токарного станка РНОМ=5,5+1,1+0,12=6,72 кВт;
для сварочного трансформатора РНОМ= SПАСП* cos(ПАСП*13 EMBED Equation.3 1415=20*0,6*13 EMBED Equation.3 1415=7,59 кВт;
Для остальных ЭП принимаем РНОМ=РПАСП.
Результаты этого и следующих расчетов сводим в таблицу 2.
Определяем суммарную номинальную мощность ЭП:
( РНОМ=6,72+4,5+6+7,59+2,2=27,01 кВт.
3. По таблице 2.11 стр.52 /1/ определяем коэффициент использования кИ и cos( для каждого ЭП.
Определяем среднюю активную мощность за максимально загруженную смену для каждого ЭП и ее суммарное значение:
для токарного станка РСМ=кИ* РНОМ=0,12*6,72=0,81 кВт;
для остальных ЭП расчет аналогичен;
для всего РП ( РСМ=0,81+0,54+0,72+1,52+1,32=4,91 кВт
Определяют среднюю реактивную мощность за максимально загруженную смену для каждого ЭП и ее суммарное значение:
для токарного станка QСМ= РСМ*tg(=0,81*1,73=1,4 кВАр;
для остальных ЭП расчет аналогичен;
для всего РП (QСМ=1,4+0,93+1,25+3,48+0,99=8,05 кВАр.
6. Определяем показатель силовой сборки:
13 EMBED Equation.3 1415=13 EMBED Equation.3 1415=6,9
7. Определяют среднее значение коэффициента использования:
13 EMBED Equation.3 1415=13 EMBED Equation.3 1415
8. Так как m>3 и кИ.С<0,2, то эффективное число ЭП определяем следующим образом:
находим самый мощный ЭП в группе РНОМ.МАХ=7,59 кВт;
находим количество ЭП, для которых РНОМ13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415 кВт: n1=3.
находим суммарную мощность этих ЭП: Р1=6,72+4,5+7,59=18,81 кВт;
находим следующие отношения:
13 EMBED Equation.3 1415=13 EMBED Equation.3 1415; 13 EMBED Equation.3 1415;
по таблице 2.14 стр.57 /1/ находим n*Э=0,74;
nЭ= n*Э*n=0,74*7=5,18. Принимаем nЭ=5.
По таблице 2.13 стр. 54 /1/ определяем коэффициент максимума кМ=2,6.
Определяем максимальную активную мощность:
РМ=кМ* (РСМ=2,6*4,91=12,77 кВт.
11. Определяем максимальную реактивную мощность:
QМ=13 EMBED Equation.3 1415* (QСМ=1,1*8,05=8,86 кВАр
Определяем максимальную полную мощность:

13 EMBED Equation.3 1415=13 EMBED Equation.3 1415 кВА
Определяем максимальный ток:
13 EMBED Equation.3 1415=13 EMBED Equation.3 1415 А

Таблица 2

Наименование узлов
питания и групп
электроприемников
Количество электроприемников
n
Установленная мощность
при ПВ=100%, кВт
Модуль
силовой
сборки
m
Коэффициент использования КИ
Тригонометрическая функция cos
·/tg
·



одного электроприемника РНОМ
общая
рабочая

· РНОМ




РП – 1








Токарный станок

1

6,72

6,72


0,12

0,5/1,73


Фрезерный станок

1

4,5

4,5


0,12

0,5/1,73


Сверлильный станок

2

3

6


0,12

0,5/1,73


Сварочный тр – тор

1

7,59

7,59


0,2

0,4/2,29


Вентилятор


2

1,1

2,2


0,6

0,8/0,75

Итого по РП - 1
7
1,1 – 7,59
27,01
6,9
0,18
-



Продолжение таблицы 2

Средняя мощность
за максимально загруженную смену
Эффективное число электроприемников
NЭ
Коэффициент максимума
КМ
Максимальная расчетная
Мощность
Максимальный расчетный ток
IМ, А

активная РСМ, кВт
реактивная QСМ, кВАр


Активная
РМ, кВт
реактивная
QМ, кВАр
Полная
SМ, кВА












0,81

1,4








0,54

0,93








0,72

1,25








1,52

3,48








1,32


0,99







4,91
8,05
5
2,6
12,77
8,86
15,54
23,6









Таблица 3 - Исходные данные к домашней контрольной работе №2 по электроснабжению
13 EMBED Excel.Sheet.8 1415

Задача №1. Выполнить расчет электрических нагрузок для группы ЭП, которые определяются по таблице в соответствии с вариантом: цифра 1’ напротив какого-либо ЭП говорит о том, что такой ЭП в группе один; цифра 2’ – что их два; отсутствие цифры – о том, что такого ЭП нет в группе.
Задача №2. Выполнить расчет электрических нагрузок для варианта, номер которого на единицу больше номера вашего варианта, исключив из исходных данных самый мощный ЭП. Если же окажется, что таких ЭП два, то они исключаются оба.
Урок №17
Тема: «Защита электрических сетей в установках напряжением до 1 кВ».

Виды защиты сетей.

Согласно ПУЭ электрические сети разделяются на две группы:
защищаемые от токов перегрузки и токов КЗ;
защищаемые только от токов КЗ.
От перегрузки должны быть защищены:
сети внутри помещений, выполненные открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией;
осветительные сети в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, в бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных ЭП (утюгов, чайников и т.д.);
осветительные сети в пожароопасных зонах;
силовые сети промышленных предприятий, жилых и общественных зданий, торговых помещений, когда по условиям технологического процесса может возникнуть длительная перегрузка;
сети всех видов во взрывоопасных зонах.
Все остальные сети не требуют защиты от перегрузки и защищаются только от токов КЗ.

Места установки аппаратов защиты. Понятие об избирательной работе защиты.

Аппараты защиты следует размещать так, чтобы:
обеспечивалось удобство обслуживания;
отсутствовала возможность их механических повреждений;
при операциях с ними или при их действии не возникала опасность для обслуживающего персонала;
они были доступны для обслуживания только квалифицированному персоналу, если у них имеются открытые токоведущие части;
обеспечивалась селективность (избирательность) их действия. Это значит, что при КЗ на каком-либо участке сети должен сработать защитный аппарат только этого поврежденного участка. Например, на рисунке 8 показана схема защиты сети предохранителями. Говорят, что селективность обеспечивается, если в КЗ в точке К раньше других перегорает плавкая вставка предохранителя F2, рассчитанная на меньший ток (IПЛ.ВСТ.2 Селективность выполняется, если:
1) предохранители F1 и F2 одного типа и токи их плавких вставок отличаются на две или более ступени шкалы; 2) предохранители F1 и F2 разного типа и токи их плавких вставок отличаются на три или более ступеней шкалы.
Если для защиты линий, идущих от подстанции к распределительным пунктам, используются автоматы, то для обеспечения селективности они должны иметь выдержку времени перед срабатыванием. Такие автоматы так и называют селективными.



Рисунок 8 – Схема защиты сети предохранителями.


Урок №18
Тема: «Защита электрических сетей в установках напряжением до 1 кВ».

Выбор предохранителей.

Предохранитель предназначен для защиты от токов КЗ. Он состоит из патрона и плавкой вставки. Основными характеристиками предохранителя являются:
номинальное напряжение предохранителя UНОМ.ПР;
номинальный ток предохранителя (патрона) IНОМ.ПАТР;
номинальный ток плавкой вставки IПЛ.ВСТ – это наибольший ток при длительном протекании которого вставка не плавится.
Выбор предохранителей производят по условиям:
UНОМ.ПР13 EMBED Equation.3 1415UСЕТИ
IНОМ.ПАТР13 EMBED Equation.3 1415IР
IПЛ.ВСТ13 EMBED Equation.3 1415IР
IПЛ.ВСТ13 EMBED Equation.3 1415
К=2,5 – при легких условиях пуска двигателя;
К=1,6 – при тяжелых условиях пуска двигателя.

UСЕТИ –напряжение сети;
IР – максимальный расчетный ток (см. Урок №8);
IПИК – пиковый ток (см. Урок №15).
Последнее условие не используется при выборе предохранителей для электроустановок, не имеющих пускового тока, например, для печей и т.п.

Для сварочных трансформаторов ток плавкой вставки выбирают по условию:
IПЛ.ВСТ13 EMBED Equation.3 14151,2*IНОМ*13 EMBED Equation.3 1415
Время срабатывания предохранителя зависит от величины тока. Чем больше отношение 13 EMBED Equation.3 1415 (где IK – ток КЗ), тем быстрее сгорает вставка и тем лучше, т.к. то КЗ не успевает оказать разрушающее действие на электрическую сеть. Поэтому можно сделать вывод: IПЛ.ВСТ следует выбирать как можно меньшим.
Надежная защита сети обеспечивается, если выполняется условие:
13 EMBED Equation.3 1415 - для помещений с невзрывоопасной средой;
13 EMBED Equation.3 1415 - для помещений с взрывоопасной средой.
Расчет тока КЗ не прост и может занять значительное время, поэтому было установлено, что указанное выше условие можно не проверять, если выполняется следующее:
13 EMBED Equation.3 1415 - для сетей, не требующих защиты от перегрузки;
13 EMBED Equation.3 1415 - для сетей, требующих защиты от перегрузки при отсутствии взрывоопасной среды или при использовании кабелей с бумажной изоляцией;
13 EMBED Equation.3 1415 - для остальных сетей, требующих защиты от перегрузки;
где IД – длительно допустимый ток проводника, который защищается этим предохранителем.

Выбор автоматов

Автоматический выключатель (автомат) представляет собой сочетание выключателя и расцепителя. Расцепитель – это специальное реле, которое отключает автомат, когда ток превышает определенное значение. Расцепители бывают следующих видов:
тепловой – защищает от перегрузок;
электромагнитный – защищает от КЗ;
комбинированный – состоит из теплового и электромагнитного.
Основными характеристиками автоматов являются:
номинальное напряжение автомата UНОМ.А;
номинальное ток автомата IНОМ.А;
номинальное ток расцепителя IНОМ.РАСЦ – это ток, при длительном протекании которого, расцепитель не срабатывает;
ток уставки расцепителя IУСТ.Т, IУСТ.Э – это наименьший ток, при котором срабатывает расцепитель.
Выбор автоматов производят по условиям:
UНОМ.А13 EMBED Equation.3 1415UСЕТИ
IНОМ.А13 EMBED Equation.3 1415IР
IНОМ.РАСЦ13 EMBED Equation.3 1415IР
IУСТ.Т13 EMBED Equation.3 1415Z*IР
IУСТ.Э13 EMBED Equation.3 1415(1,2(1,3)*IПИК
Z=1,25 – для одного ЭП;
Z=1,1 – для группы ЭП.
Надежная защита сети обеспечивается, если выполняется условие:
13 EMBED Equation.3 1415 -для помещений с невзрывоопасной средой;
13 EMBED Equation.3 1415 -для помещений с взрывоопасной средой.
Если автомат имеет только электромагнитный расцепитель, то должно выполняться:
13 EMBED Equation.3 1415 - при IНОМ.А13 EMBED Equation.3 1415100 А;
13 EMBED Equation.3 1415 - при IНОМ.А>100 А.
Также как и в случае с предохранителями расчет тока КЗ можно не производить, если выполняется следующее:
13 EMBED Equation.3 1415,
где IД – длительно допустимый ток проводника, который защищается этим автоматом;
а – коэффициент, значение которого определяется по таблице 4.

Таблица 4 – Значение коэффициента а
Тип расцепителя
автомата
Сеть, защищаемая от КЗ и перегрузок
Сеть, защищаемая только от КЗ


Проводники с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией
Кабели с бумажной изоляцией



взрывоопасные помещения
Невзрывоопасные помещения



только электромагнитный
0,8
1
1
4,5

тепловой нерегулируемый
1
1
1
1

тепловой регулируемый
1
1
1,25
1,25


Урок №19
Практическое занятие №3 – Выбор защитных аппаратов для электроустановок напряжением до 1 кВ.

Задача №1
Для привода механизма используется асинхронный двигатель (АД), который имеет следующие технические данные: РНОМ=45 кВт; (НОМ=91%; cos(НОМ=0,9; (П=7,5. Выбрать предохранители для защиты данного двигателя, если известно, что для питания используется кабель марки АВВГ.
Решение:
Определяем номинальный ток двигателя:13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Соблюдая условие IНОМ13 EMBED Equation.3 1415IД по таблице 2.8 стр. 43 /1/ принимаем сечение кабеля равным 50 мм2 - IД=110*0,92=101,2 А.
Определяем пусковой ток ЭП:
IПУСК=(П* IНОМ=7,5*83,5=626 А
Определяем расчетный ток плавкой вставки:
IПЛ.ВСТ.РАСЧ=13 EMBED Equation.3 1415
Соблюдая условия UНОМ.ПР13 EMBED Equation.3 1415UСЕТИ; IНОМ.ПАТР 13 EMBED Equation.3 1415IНОМ; IПЛ.ВСТ13 EMBED Equation.3 1415 IПЛ.ВСТ.РАСЧ по таблице 3.5 стр.139 /2/ выбираем предохранитель типа ПН2 – 400, для которого IНОМ.ПАТР=400 А, IПЛ.ВСТ=300 А.
Вычисляем отношение: 13 EMBED Equation.3 1415,
значит, предохранители обеспечивают надежную защиту.

Задача №2
Решить задачу №1 при условии, что для защиты двигателя используется автомат.
Решение:
Определяем номинальный ток двигателя:13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Соблюдая условие IНОМ13 EMBED Equation.3 1415IД по таблице 2.8 стр. 43 /1/ принимаем сечение кабеля равным 50 мм2 - IД=110*0,92=101,2 А.
Определяем пусковой ток ЭП:
IПУСК=(П* IНОМ=7,5*83,5=626 А
Соблюдая условия UНОМ.А13 EMBED Equation.3 1415UСЕТИ; IНОМ.А13 EMBED Equation.3 1415IНОМ; IНОМ.РАСЦ13 EMBED Equation.3 1415IНОМ; IУСТ.Т13 EMBED Equation.3 14151,25*IНОМ; IУСТ.Э13 EMBED Equation.3 14151,2*IПУСК по таблице 3.7 стр.146 – 151 /2/ выбираем автомат типа А3710Б, для которого IНОМ.А=160 А, IНОМ.РАСЦ=100 А, IУСТ.Т=125 А, IУСТ.Э=1600 А.
Находим отношение: 13 EMBED Equation.3 1415,
значит, автомат обеспечивает надежную защиту.
Заметим, что в таблице 3.7 стр.146 – 151 /2/ не указано значение тока уставки теплового расцепителя IУСТ.Т. Однако, известно, что для автоматов серии А3700 значение этого тока в 1,25 раза превышает номинальный ток расцепителя IНОМ.РАСЦ, а поскольку в рассмотренном примере IНОМ.РАСЦ=100 А, то IУСТ.Т=1,25*100=125 А. Узнать во сколько раз превышает ток уставки теплового расцепителя номинальный ток расцепителя для автоматов других типов можно по таблице 24 – 4 стр.598 – 604 /3/. По этой же таблице можно узнать во сколько раз превышает ток уставки электромагнитного расцепителя номинальный ток расцепителя для автоматов разных типов. Это может быть необходимо, когда в таблице, по которой вы производите выбор автомата, отсутствует значение IУСТ.Э.

Задача №3

Стационарный сварочный трансформатор имеет следующие технические данные: SНОМ=100 кВА; ПВ=25%. Выбрать предохранители, если известно, что питание осуществляется проводами марки АПВ, проложенными в трубе.
Решение:
Определяем номинальный ток ЭП:
13 EMBED Equation.3 1415
Так как ПВ13 EMBED Equation.3 141540% и ориентировочно сечение больше 10 мм2, то его выбор производим по условию: IНОМ13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415. По таблице 2.7 стр. 42 /1/ выбираем сечение 35 мм2, для которого 13 EMBED Equation.3 1415
Определяем расчетный ток плавкой вставки:
IПЛ.ВСТ.РАСЧ=1,2*IНОМ*13 EMBED Equation.3 1415=1,2*151,9*13 EMBED Equation.3 1415=91,14 А.
Соблюдая условия UНОМ.ПР 13 EMBED Equation.3 1415UСЕТИ; IНОМ.ПАТР 13 EMBED Equation.3 1415IНОМ; IПЛ.ВСТ13 EMBED Equation.3 1415 IПЛ.ВСТ.РАСЧ по таблице 3.5 стр.139 /2/ выбираем предохранитель типа ПН2 – 250, для которого IНОМ.ПАТР=250 А IПЛ.ВСТ=100 А.
Вычисляем отношение: 13 EMBED Equation.3 1415,
значит, предохранители обеспечивают надежную защиту.

Задача №4
Нагревательное устройство имеет следующие данные: РНОМ=17 кВт; cos(НОМ=0,95. Выбрать предохранители, если для питания используются провода марки АПВ, проложенные в трубе.
Решение:
Определяем номинальный ток ЭП:13 EMBED Equation.3 1415
13 EMBED Equation.3 1415
Соблюдая условие IНОМ 13 EMBED Equation.3 1415IД по таблице 2.7 стр. 42 /1/ принимаем сечение проводов равным 4 мм2 - IД=28 А.
Соблюдая условия UНОМ.ПР 13 EMBED Equation.3 1415UСЕТИ; IНОМ.ПАТР 13 EMBED Equation.3 1415IНОМ; IПЛ.ВСТ13 EMBED Equation.3 1415 IНОМ по таблице 3.5 стр.139 /2/ выбираем предохранитель типа НПН – 60М, для которого IНОМ.ПАТР=60 А, IПЛ.ВСТ=35 А.
Вычисляем отношение: 13 EMBED Equation.3 1415,
значит, предохранители обеспечивают надежную защиту.








Таблица 3 – Исходные данные к домашней контрольной работе №3 по электроснабжению

№ вар
Задача №1,2
Задача №3


РНОМ, кВт
cos(ном
(ном, %
(П
SНОМ, кВА
ПВ, %
РНОМ, кВт
cos(ном

1
100
0,88
90,5
7
-
-
5
0
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
·
1. Выбрать предохранители для защиты ЭП, который получает питание кабелем марки АВВГ (см. задачу №1, решенную на уроке).
Задача №2. Выбрать автомат для защиты ЭП, который получает питание кабелем марки АВВГ (см. задачу №2, решенную на уроке). Перед решением задачи необходимо увеличить мощность (РНОМ) в 2,5, если она меньше 25 кВт, уменьшить ее в 2,5 раза, если она больше 25 кВт.
Задача №3. Выбрать предохранители для защиты ЭП, который получает питание по проводам марки АПВ, проложенным в трубе. Тип ЭП: сварочный трансформатор – для четных вариантов; нагревательная установка – для нечетных (см. задачи №3 и №4, решенные на уроке).



Урок №20
Тема: «Выбор и расчет электрических сетей на потерю напряжения».

Требования ПУЭ относительно потерь и отклонений напряжения в электрической сети.

Напряжение в любой точке сети промышленного предприятия с течением времени изменяется.
Повышенное напряжение на зажимах электрических машин и аппаратов ускоряет износ их изоляции. Пониженное напряжение вызывает:
для электродвигателей – уменьшение вращающего момента;
для ламп – уменьшение светового потока;
для электротехнологических установок – ухудшение режима работы, например, у сварочных установок ухудшается качество сварки.
Поэтому проводники электрических сетей должны быть проверены на потерю напряжения.
Отклонение напряжения - это отношение разности между фактическим напряжением сети и номинальным напряжением к номинальному напряжению:
13 EMBED Equation.3 1415
Согласно ПУЭ допускаются следующие отклонения напряжения:
на зажимах осветительных приборов рабочего освещения от –2,5 до +5%;
на зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления от –5 до +10%;
на зажимах остальных ЭП от –5 до +5%;
в послеаварийных режимах допускается дополнительное понижение напряжения на 5%.

Активное и индуктивное сопротивление проводников.

Провода и кабели обладают активным сопротивлением. Оно определяется по формуле:
R=r0*l,
где l - длина линии, км;
r0 - удельное активное сопротивление, Ом/км; r0 определяют по справочным таблицам или по формуле:
13 EMBED Equation.3 1415,
где F – сечение проводника, мм2;
( - удельная проводимость, м/(Ом*мм2).
Для медных проводников (=54 м/(Ом*мм2).
Для алюминиевых проводников (=32 м/(Ом*мм2).
Активное сопротивление проводников зависит от нагрузки: с увеличением тока увеличивается количество теплоты, выделяемой в проводнике; это вызывает увеличение температуры
проводника и, следовательно, его сопротивления.
Проводники, по которым передается энергия переменного тока, помимо активного обладают индуктивным сопротивлением. Оно определяется по формуле:
X=x0*l,
где x0 - удельное индуктивное сопротивление, Ом/км; x0 определяют по справочным таблицам. Индуктивное сопротивление проводников не зависит от нагрузки. Оно зависит от радиуса токоведущей жилы проводника и от расстояния между фазами.
13 EMBED Equation.3 1415,
где r – радиус провода, м;
DСР – среднее геометрическое расстояние между проводами, м.
13 EMBED Equation.3 1415,
где DAB , DBC , DCA – расстояния между фазами, м (см. рисунок 9).



Рисунок 9 – Размеры, влияющие на х0.


Урок №21
Тема: «Выбор и расчет электрических сетей на потерю напряжения».

Определение потери напряжения в трехфазной линии переменного тока.



Рисунок 10 – Схема (а) и векторная диаграмма (б) линии с нагрузкой на конце.

Порядок построения векторной диаграммы:
строим вектор фазного напряжения в конце линии UФ2;
строим вектор тока I под углом (2 к вектору напряжения UФ2 в сторону отставания, т.к. нагрузка имеет активно-индуктивный характер;
3) из конца вектора UФ2 параллельно вектору тока I откладываем вектор падения напряжения в активном сопротивлении линии I*R;
4) из конца вектора I*R под углом 90( к вектору тока I в сторону опережения откладываем вектор падения напряжения в реактивном сопротивлении линии I*X;
соединив полученную точку с’ с началом вектора UФ2 получим вектор фазного напряжения в начале линии UФ1.
Вектор ас называется падением напряжения в линии. Оно представляет собой геометрическую разность напряжений в начале и в конце линии. Величина (UФ называется продольной составляющей линией напряжения. Величина ( UФ называется поперечной составляющей падения напряжения.
Потеря напряжения – это алгебраическая разность между напряжениями в начале и конце линии.
В сетях до 1 кВ угол ( очень мал, поэтому потеря напряжения приближенно принимается равной продольной составляющей падения напряжения.
Для трехфазной фазной линии переменного тока потеря напряжения, выраженная в процентах, равна:
13 EMBED Equation.3 141513 EMBED Equation.3 1415
Очень часто вторым слагаемым пренебрегают, тогда:
13 EMBED Equation.3 1415

Практическое занятие №4 – Расчет электрических сетей на потерю напряжения.

Задача

В цехе установлен трансформатор типа ТМ – 400; суммарная цеховая нагрузка составляет SМ.ЦЕХА=320 кВА при cos(=0,95. Остальные данные указаны на рисунке 11. Требуется рассчитать электрическую сеть на потерю напряжения.
Решение:
Определяем коэффициент загрузки трансформатора:
13 EMBED Equation.3 1415
По таблице 3.16 стр.180 /2/ определяем располагаемую потерю напряжения от шин трансформаторной подстанции (ТП) до ЭП силовой сети: (UДОП.ТПЭП=7,89%.
Определяем потерю напряжения в кабеле, питающем РП – 1.
Определяем коэффициент мощности нагрузки РП – 1:
13 EMBED Equation.3 1415; следовательно, tg(=1,02.
Согласно таблице 3.12 стр.175 /2/ при
cos(=0,7 индуктивное сопротивление


Рисунок 11 – Схема участка электрической сети.

можно не учитывать, если сечение кабеля не превышает 25 мм2.
По таблице П2.1 стр.510-511 /2/ находим r0=0,92 Ом/км.
По таблице П2.3 стр.513 находим x0=0,06 Ом/км.
Подсчитываем искомую потерю напряжения:
13 EMBED Equation.3 1415
Определяем располагаемую потерю напряжения от РП – 1 до ЭП:
(UДОП.РП1-ЭП=(UДОП.ТП-ЭП – (UТП-РП1=7,89 – 0,48=7,41%
Определяем потерю напряжения от РП – 1 до каждого ЭП.
Согласно таблице 3.12 стр.175 /2/ в данном случае индуктивное сопротивление можно не учитывать для всех ЭП.
По таблице П2.1 стр.510-511 /2/ находим для сечения 4 мм2 r0=7,9 Ом/км, для сечения 2,5 мм2 r0=12,6 Ом/км, для сечения 16 мм2 r0=1,98 Ом/км.
Для ЭП №1 13 EMBED Equation.3 1415
Производя для остальных ЭП аналогичный расчет, получим: (U2=0,84%; (U3=0,3%; (U4=0,39%; (U5=0,65%; (U6=0,33%.
Видим, что для всех ЭП (U<(UДОП.РП1-ЭП.

Урок №22
Тема: «Компенсация реактивной мощности».

Реактивная мощность в СЭС. Определение величины мгновенного и средневзвешенного коэффициента мощности.

Большинство ЭП потребляют как активную, так и реактивную мощность. За счет активной мощности совершается полезная работа: электроэнергия преобразуется в другие виды энергии. Реактивная мощность не связана с полезной работой ЭП. Она расходуется на создание магнитных полей в двигателях, трансформаторах и необходимо для нормальной их работы. Реактивная мощность, вырабатываемая генераторами электростанций, передается по электрической сети к потребителям. Прохождение реактивной мощности по электрической сети приводит:
к увеличению потерь активной мощности.
к увеличению потерь напряжения.
к увеличению числа или мощности трансформаторов.
к увеличению сечения проводников сети.
Мгновенное значение коэффициента мощности равно:
13 EMBED Equation.3 1415,
где Pi , Qi , Si - это активная, реактивная и полная мощности в какой-либо момент времени.
Мгновенное значение коэффициента мощности можно определить по фазометру. Для этого достаточно взглянуть на него.
Средневзвешенный коэффициент мощности – это коэффициент мощности за какой-либо промежуток времени (сутки, год). Его определяют по показаниям счетчиков активной и реактивной энергии:
13 EMBED Equation.3 1415,
где WA, WP – активная и реактивная энергии, потребленные за рассматриваемый промежуток времени.



Мероприятия по увеличению коэффициента мощности.

Коэффициент мощности (cos() – это косинус угла между током и напряжением. Коэффициент мощности на шинах низкого напряжения цеховой ТП обычно составляет 0,7 - 0,8. Такому
значению cos( соответствует достаточно большое значение реактивной мощности, что делает СЭС малоэкономичной. Поэтому возникает необходимость компенсации реактивной мощности т.е. увеличение cos(.
Мероприятия по увеличению cos( делятся на две группы:
1. не требующие применение компенсирующих устройств;
2. связанные с применением компенсирующих устройств.
К первой группе относятся:
1. замена малозагруженных двигателей двигателями меньшей мощности;
2. применение синхронных двигателей вместо асинхронных, когда это допустимо по условиям технологического процесса;
3. ограничение времени работы двигателей и сварочных трансформаторов на холостом ходу;
4. улучшение качества ремонта двигателей;
5. отключение части силовых трансформаторов при малой нагрузке, например, в ночное время, в выходные и праздничные дни.
Ко второй группе относятся:
1. установка конденсаторных батарей (КБ);
2. использование синхронных машин в качестве источников реактивной мощности.
Достоинства КБ: простота, малая стоимость, бесшумность.
Недостатки КБ: пожароопасность, чувствительность к перенапряжениям, возможность только ступенчатого регулирования реактивной мощности путем изменения количества кон