[Росдистант]Системы электроснабжения промышленных предприятий.ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАДАНИЯ 3-4 Росдистант ТГУ 2023г

Сдано в 2023году Оценка 7,0 / 7,0

Вариант 10.1

Практическое задание № 3

Тема 6 «Расчет токов короткого замыкания и выбор электрооборудования»

Задание

«Необходимо по допустимому нагреву выбрать сечение жил кабеля и проводов для питания указанных электроприемников» [2].

Рекомендации по выполнению задания 3

1. Необходимо ознакомиться с шестым разделом «Расчет токов короткого замыкания и выбор электрооборудования» электронного учебника.

2. Необходимо ознакомиться с третьим разделом пособия [2].

3. По допустимому нагреву выбрать сечение жил кабеля и проводов для питания указанных электроприемников.

Номер варианта работы состоит из двух чисел, которые разделены точками (Х.Х.), и определяется с помощью табл. 3.1. В табл. 3.2–3.3 приведены исходные данные для расчетов.

Таблица 3.1

Формирование варианта задания

Первая буква

фамилии студента   № варианта   Первая буква

имени студента   № варианта

A, П   1.Х   A, П   Х.1

Б, Р   2.Х   Б, Р   Х.2

В, С   3.Х   В, С   Х.3

Г, Т   4.Х   Г, Т   Х.4

Д, У   5.Х   Д, У   Х.5

Е, Ф   6.Х   Е, Ф   Х.6

Ж, Х   7.Х   Ж, Х   Х.7

З, Ц   8.Х   З, Ц   Х.8

И, Ч   9.Х   И, Ч   Х.9

К, Ш   10.Х   К, Ш   Х.10

Л, Щ   11.Х   Л, Щ   Х.11

М, Э   12.Х   М, Э   Х.12

Н, Ю   13.Х   Н, Ю   Х.13

О, Я   14.Х   О, Я   Х.14

Таблица 3.2

Исходные данные

Вариант   Данные электроприемников   Марка

провода (кабеля)   Способ

прокладки

проводников   Нормированная температура жил

провода (кабеля), °С

   Рн;

кВт   Uн;

В   ηн,

%   cosφн,   ПВ

%         

   или расчетная нагрузка проводников         

1.Х   0,75   380   73   0,76   100   АПВ   на лотках пучком при общем количестве на-груженных проводов 7   65

2.Х   7,5   380   87,5   0,86   100   АПРТО   в пластмассовой трубе четырехпроводной

се¬ти   65

3.Х   5,5   380   85   0,7   50   АППВС   под штукатуркой   65

4.Х   62 А на напряжение до 1 кВ   АВВГ   на стене скобами   65

5.Х   30   380   92   0,87   100   АПВ   в коробе многослойно при общем количестве проводов 12   65

6.Х   100   380   93,5   0,91   100   АВВГ   в трубе открыто по стене   65

7.Х   1,5   380   78   0,75   60   АПВ   в коробе пучком при общем количестве проводов 7   65

8.Х   46 А на напряжение 10 кВ   АНРГ   в коробе, при проклад¬ке четырех кабелей   65

9.Х   112 А на напряжениe до 1 кВ   ААШв   в земле, в траншее   80

10.Х   2,2   380   80,5   0,82   40   АПВ   по стене скобами   65

11.Х   45   380   92,5   0,89   100   АВВГ   в кабельном канале   65

12.Х   1,1   220   –   0,75   100   АПВ   в канале плиты пере¬крытия, двухпроводная сеть   65

13.Х   31 А на напряжение до 1 кВ   ААШв   в кабельном канале   80

14.Х   4   380   82   0,81   100   АПВ   в металлорукаве четы¬ре провода   65

Таблица 3.3

Исходные данные

Вариант   Температура окружающего

воздуха (земли), °С

Х.1   20

Х.2   30

Х.3   25

Х.4   35

Х.5   25

Х.6   30

Х.7   15

Х.8   10

Х.9   20

Х.10   30

Х.11   20

Х.12   25

Х.13   15

Х.14   25

Пример расчета

Исходные данные.

«Силовой пункт (ШР-11) питается от щита 0,4/0,23 кВ подстанции по кабелю с бумажной изоляцией марки ААШв, проложенному в траншее. Фактическая температура среды не отличается от нормативной. В траншее находятся еще три кабеля, питающие других потребителей электроэнергии. Удельное сопротивление земли – 200 см*К/Вт. От ШР-11 питаются электроприемники суммарной расчетной нагрузкой 82 А.

Электропроводка от ШР-11 к одному из электродвигателей ЭД1 (Рн1 =3 кВт, cosφHl = 0,83, ηн1 = 83,5 %) выполняется изолированным проводом марки АПВ, проложенным в пластмассовой трубе.

Проводка от ШР-11 к ЭД2 (Рн2 = 2,2 кВт, cosφн2 = 0,83, ηн2 = 83,5 %, ПВ = 40 %) выполняется проводом АПВ, проложенным в лотке. Общее количество проводов в виде пучка в лотке составляет 9 шт.» [2].

Проводка к электродвигателям 1 и 2 выполняется в нормальном производственном помещении с температурой воздуха +30 °С.

Необходимо по допустимому нагреву выбрать сечение жил кабеля и проводов для питания указанных электроприемников.

Решение.

Пример № 1. Выбор сечения проводов для ЭД1.

Рассчитаем ток электродвигателя ЭД1 по формуле I_Р=P_н/(√3∙U_н∙cos⁡〖φ∙η〗 ):

I_Р=(3∙〖10〗^3)/(√3∙380∙0,83∙0,835)=6,58 А.

Для ЭД1 принимаем четыре провода с алюминиевыми жилами с поливинилхлоридной изоляцией (АПВ), проложенных в пластмассовой трубе.

По таблице [2, табл. 6] в зависимости от нормированной (условной) температуры среды (+25 °С, т. к. прокладывается внутри помещения), нормированной температуры жил (+65 °С) и фактической температуры среды (+30 °С) находим значение поправочного коэффициента 0,94.

Тогда условие выбора сечения провода по формуле [2, формула 21]:

I_доп=6,58/0,94=7 А.

«При условии прокладки четырех одножильных проводов в одной трубе (при определении числа проводов, прокладываемых в одной трубе, нулевой рабочий провод четырехпроводной сети или заземляющаяся жила в расчет не принимается) находим по ПУЭ ближайшее большее или равное 7 А значение допустимого тока – 15 А и соответствующее ему сечение токопроводящей жилы – 2 мм2. При выборе сечения необходимо учитывать условие механической прочности, по которому минимальное сечение проводов с алюминиевыми жилами составляет 4 мм2, с медными –2,5 мм2, при прокладке кабелей с алюминиевыми жилами в траншеях – 6 мм2» [2].

Окончательно для питания ЭД1 принимаются четыре одножильных провода сечением 4 мм2 – АПВ 4 (1x4).

Пример № 2. Выбор сечения проводов для ЭД2.

Рассчитаем ток электродвигателя ЭД2 по формуле I_Р=(P_н∙√ПВ)/(√3∙U_н∙cos⁡〖φ∙η∙0,875〗 ) , т. к. ПВ = 40 %.

I_Р=(2,2∙〖10〗^3∙√0,4)/(√3∙380∙0,83∙0,835∙0,875)=3,53 А.

Найдем значение поправочного коэффициента на температуру окружающей среды по таблице [2, табл. 6] (0,94) и коэффициента, учитывающего способ прокладки (0,63).

Тогда условие выбора сечения провода по формуле [2, формула 21] с учетом снижающего коэффициента:

I_доп=3,53/(0,94∙0,63)=5,96 А.

Ближайшее значение допустимого тока по ПУЭ – 21 А и сечение – 2 мм («принимается как для проводов, проложенных открыто» [2]). А значит для питания ЭД2 принимается сечение провода 4 мм2 – АПВ 4 (1 x 4).

Пример № 3. Выбор сечения кабеля к ШР-11.

Расчетный ток задан изначально и равен 82 А.

По таблице [2, табл. 9] найдем поправочный коэффициент на количество работа¬ющих кабелей с бумажной изоляцией, лежащих рядом в земле, – 0,8.

Затем по таблице [2, табл. 8] находим поправочный коэффициент на допустимый длительный ток в зависимости от удельного сопротивления земли – 0,87.

Поправочный коэффициент на температуру окружающей среды по таблице [2, табл. 6] равен 1.

Тогда условие выбора сечения провода по формуле [2, формула 21] с учетом снижающего коэффициента:

I_доп=82/(1∙0,8∙0,87)=117,82 А.

Согласно ПУЭ, для алюминиевого 4-х жильного кабеля, прокладываемого в земле, ближайшее большее значение – 135 А, что соответствует сечению токопроводящей жилы 35 мм2.

Для питания ШР-11 по каталогам производителей выбираем кабель ААШв (4 x 35).

Практическое задание № 4

Тема 6 «Расчет токов короткого замыкания и выбор электрооборудования»

Задание

Рассчитать токи электроприемников и выбрать плавкие предохранители и автоматические выключатели в распределительных шкафах. «Рассчитать ток и выбрать уставки тепловых реле магнитных пускателей для защиты электродвигателей от перегрузки» [2].

Рекомендации по выполнению задания 4

1. Необходимо ознакомиться с шестым разделом «Расчет токов короткого замыкания и выбор электрооборудования» электронного учебника.

2. Необходимо ознакомиться с четвертым разделом пособия [2].

3. «Рассчитать токи электроприемников и выбрать плавкие предохранители в распределительном шкафу» [2].

4. «Рассчитать токи электроприемников и выбрать автоматические выключатели в распределительном шкафу серии ПР8501» [2].

5. «Рассчитать ток и выбрать уставки тепловых реле магнитных пускателей для защиты электродвигателей от перегрузки» [2].

Номер варианта работы состоит из двух чисел, которые разделены точками (Х.Х.), и определяется с помощью табл. 4.1.

Таблица 4.1

Формирование варианта задания

Первая буква

фамилии студента   Номер варианта   Первая буква

имени студента   Номер варианта

A, П   1.Х   A, П   Х.1

Б, Р   2.Х   Б, Р   Х.2

В, С   3.Х   В, С   Х.3

Г, Т   4.Х   Г, Т   Х.4

Д, У   5.Х   Д, У   Х.5

Е, Ф   6.Х   Е, Ф   Х.6

Ж, Х   7.Х   Ж, Х   Х.7

З, Ц   8.Х   З, Ц   Х.8

И, Ч   9.Х   И, Ч   Х.9

К, Ш   10.Х   К, Ш   Х.10

Л, Щ   11.Х   Л, Щ   Х.11

М, Э   12.Х   М, Э   Х.12

Н, Ю   13.Х   Н, Ю   Х.13

О, Я   14.Х   О, Я   Х.14

4.1. Рассчитать токи электроприемников и выбрать плавкие предохранители в распределительном шкафу, схема которых приведена на рис. 4.1.

Рис. 4.1. Схема распределительной сети

Таблица 4.2

Исходные данные

№ вар.   Р1, кВт   P2, кВт   Р3, кВт   Р4, кВт   P5, кВт   P6, кВт

1.Х   19,6   17,3   3,7   4,3   11,0   9,3

2.Х   18,1   14,0   7,3   2,5   16,0   21,0

3.Х   13,0   19,3   9,2   4,3   7,8   5,9

4.Х   7,3   14,2   7,0   2,1   23,2   4,5

5.Х   9.2   7,3   1,1   0,75   14,5   28,0

6.Х   4,0   13,5   7,2   3,0   9,8   19,3

7.Х   17,5   9,2   3,0   2,2   7,3   8,4

8.Х   3,5   7,1   5,3   2,3   6,1   19,5

9.Х   8,4   21,3   7,5   4,0   14,6   3,4

10.Х   11,6   25,3   3,6   0,75   9,3   2,2

11.Х   10,3   16,1   7,4   3,1   4,9   9,5

12.Х   17,1   6,3   0,75   0,75   5,7   20,4

13.Х   4,0   9,3   2,8   1,7   17,1   14,0

14.Х   12,8   7,3   4,1   0,8   19,3   6,5

Таблица 4.3

Исходные данные

№ вар.   cos 1

cos 2

cos 3

cos 4

cos 5

cos 6

η,%

I_П/I_Н

Х.1   0,7   0,6   0,6   0,6   0,8   0,8   80   7,5

Х.2   0,8   0,7   0,7   0,6   0,8   0,7   83   7,2

Х.3   0,6   0,8   0,7   0,8   0,8   0,7   85   7,0

Х.4   0,7   0,8   0,8   0,8   0,7   0,9   87   6,8

Х.5   0,8   0,6   0,6   0,6   0,8   0,7   82   7,3

Х.6   0,7   0,7   0,6   0,6   0,8   0,8   89   6,5

Х.7   0,6   0,6   0,7   0,6   0,8   0,7   81   7,1

Х.8   0,8   0,7   0,8   0,7   0,6   0,6   84   7,4

Х.9   0,7   0,6   0,8   0,8   0,6   0,7   86   6,3

Х.10   0,8   0,7   0,7   0,8   0,6   0,6   85   6,9

Х.11   0,7   0,7   0,8   0,6   0,6   0,8   90   7,5

Х.12   0,8   0,6   0,6   0,6   0,7   0,7   81   7,0

Х.13   0,7   0,8   0,6   0,7   0,8   0,6   84   6,4

Х.14   0,8   0,6   0,6   0,6   0,8   0,8   87   6,8

Пример расчета

Исходные данные.

p_Н=18,5 кВт;〖cos⁡φ〗_Н=0,82; η_Н=87 %; I_П/I_Н =7;U_Н=380 В.

Решение.

Определяем длительный расчетный ток линии:

I_Р=I_Н=p_Н/(√3∙U_Н∙〖cos⁡φ〗_Н∙η_Н )=(18,5∙〖10〗^3)/(√3∙380∙0,82∙0,87)=39,4 А.

Пусковой ток:

I_П=I_Н∙I_П/I_Н =39,4∙7=275,8 А.

Определяем условия выбора предохранителя.

По длительному току:

I_(н.вст)≥39,4 А.

По кратковременному току с учетом условий пуска:

I_(н.вст)≥I_П/α=275,8/2,5=110,3 А.

Выбираем предохранитель ПН2-250 с Iн.вст = 125 А.

4.2. Рассчитать токи электроприемников и выбрать автоматические выключатели в распределительном шкафу серии ПР8501 (рис. 4.2).

Рис. 4.2. Схема распределительной сети

Таблица 4.4

Исходные данные

№ вар.   Р1, кВт   P2, кВт   Р3, кВт   Р4, кВт   P5, кВт   P6, кВт

1.Х   16,1   14,3   7,3   2,2   21,3   9,2

2.Х   3,8   14,0   2,7   4,0   18,5   3,0

3.Х   12,5   10,3   7,5   1Д   5,2   4,0

4.Х   1,9   7,3   0,73   0,73   19,3   22

5.Х   19,0   7,5   4,0   2,2   13,0   5,5

6.Х   4,2   23,1   2,0   2,0   4,9   9,1

7.Х   13,3   12,0   2,2   1,1   4,9   8,5

8.Х   10,0   7,8   2,7   0,75   3,8   2,2

9.Х   23,0   3,0   8,3   0,3   4,8   11,0

10.Х   9,3   10,0   3,2   0,75   5,5   18,5

11.Х   7,3   13,5   7,5   3,0   13,0   2,2

12.Х   14,5   7,5   3,0   0,75   3,5   18,3

13.Х   10,2   8,5   4,0   0,9   18,0   3,7

14.Х   8,4   12,6   7,7   3,0   18,5   7,3

Таблица 4.5

Исходные данные

№ вар.   cos 1

cos 2

cos 3

cos 4

cos 5

cos 6

η,%

I_П/I_Н

Х.1   0,8   0,8   0,6   0,6   0,6   0,8   80   7,5

Х.2   0,6   0,6   0,6   0,6   0,8   0,8   83   7,2

Х.3   0,6   0,8   0,8   0,8   0,8   0,6   85   7,0

Х.4   0,8   0,6   0,6   0,7   0,8   0,6   87   6,8

Х.5   0,7   0,6   0,7   0,8   0,8   0,7   82   7,3

Х.6   0,8   0,6   0,6   0,6   0,8   0,7   89   6,5

Х.7   0,6   0,7   0,7   0,7   0,8   0,6   81   7,1

Х.8   0,8   0,6   0,6   0,6   0,8   0,8   84   7,4

Х.9   0,7   0,8   0,8   0,8   0,7   0,8   86   6,3

Х.10   0,6   0,7   0,8   0,8   0,7   0,6   85   6,9

Х.11   0,8   0,7   0,7   0,8   0,6   0,8   90   7,5

Х.12   0,7   0,6   0,6   0,6   0,8   0,7   81   7,0

Х.13   0,7   0,6   0,7   0,8   0,8   0,7   84   6,4

Х.14   0,7   0,8   0,7   0,9   0,8   0,6   87   6,8

Пример расчета

Исходные данные.

p_Н=11 кВт;〖cos⁡φ〗_Н=0,87; η_Н=87,5 %; I_П/I_Н =7,5;U_Н=380 В.

Решение.

«Определяем длительный расчетный ток» [2]:

I_Р=I_Н=p_Н/(√3∙U_Н∙〖cos⁡φ〗_Н∙η_Н )=(11∙〖10〗^3)/(√3∙380∙0,87∙0,875)=22 А.

«Выберем номинальный ток расцепителя из условия» [2]:

 .

«Автоматический выключатель серии А3710Б с Iн.р = 25 A. Выбор выключателей проводится по таблице [3, табл. 2.2] или по данным производителей из других источников» [2].

«Устанавливаем невозможность срабатывания автоматического выключателя при пуске» [2]:

«На электромагнитном расцепителе ток трогания установлен на 10Iнр, значит, Iср.эл = 250 А» [2].

«Для проверки найдем максимальный кратковременный ток» [2]:

I_кр=I_П=I_Н∙I_П/I_Н =22∙7,5=165 А.

I_(ср эл)≥1,25∙I_кр=1,25∙165=206,25 А.

250 А>206,25 А.

Значит, выбранный выключатель подходит по всем условиям.

4.3. Рассчитать ток и выбрать уставки тепловых реле магнитных пускателей для защиты электродвигателей от перегрузки.

Таблица 4.6

Технические данные электродвигателей

№ варианта   Тип электродвигателя   Рн,

кВт

1.Х   4А71А4УЗ   0,55

2.Х   4А71В4УЗ   0,75

3.Х   4А80А4УЗ   1,1

4.Х   4А80В4УЗ   1,5

5.Х   4А90L4УЗ   2,2

6.Х   4A100S4У3   3,0

7.Х   4А100L4УЗ   4,0

8.Х   4А132S4УЗ   7,5

9.Х   4А132М4УЗ   11,0

10.Х   4А160S4УЗ   15,0

11.Х   4А160М4УЗ   18,5

12.Х   4А180S4УЗ   22,0

13.Х   4А180М4УЗ   30,0

14.Х   4А200М4УЗ   37,0

Таблица 4.7

Технические данные электродвигателей

№ варианта   cos н

 , %

Х.1   0,7   70,5

Х.2   0,73   72,0

Х.3   0,81   75,0

Х.4   0,83   77,0

Х.5   0,83   80,0

Х.6   0,83   82,0

Х.7   0,84   84,0

Х.8   0,86   87,5

Х.9   0,87   87,5

Х.10   0,88   88,5

Х.11   0,88   89,5

Х.12   0,9   90,0

Х.13   0,89   91,0

Х.14   0,9   91,0

Пример расчета

Исходные данные.

p_Н=5,5 кВт;〖cos⁡φ〗_Н=0,85; η_Н=85,5 %.

Решение.

«Определяем длительный расчетный ток электродвигателя» [2]:

I_Р=I_Н=p_Н/(√3∙U_Н∙〖cos⁡φ〗_Н∙η_Н )=(5,5∙〖10〗^3)/(√3∙380∙0,85∙0,855)=11,5 А.

«Номинальные токи тепловых элементов реле выбирают по длительному расчетному току (Iр) или номинальному току электродвигателя (Iн)» [2]:

  или   

Выбираем магнитный пускатель серии ПМЛ200004 второй величины с

Iнт = 12 А.

Список используемых источников

   Правила устройств электроустановок (ПУЭ) : утверждены приказом Минэнерго России от 8 июля 2002 года № 204. – Москва : КноРус, 2013. – 488 с.

   Вахнина, В.В. Системы электроснабжения : электронное учеб.-метод. пособие / В.В. Вахнина, А.Н. Черненко. – Тольятти : Изд-во ТГУ, 2015. – 46 с. – URL: https://dspace.tltsu.ru/bitstream/123456789/2943/1/Vahnina%20Chernenko_EUMI_Z.pdf (дата обращения: 18.11.2019).

   Шеховцов, В.П. Справочное пособие по электрооборудованию и электроснабжению : учеб. пособие / В.П. Шеховцов. – 3-е изд. – Москва : ИНФРА-М, 2019. – 136 с. – URL: https://new.znanium.com/read?id=333183. (дата обращения: 18.11.2019).