Электропривод и автоматика подземной конвейрной линии

 

 

 

 

 

Определяем значение токов трёхфазного короткого замыкания для каждой точки короткого замыкания:

 

 

 

 

 

Определяем значение токов двухфазного короткого замыкания для каждой точки короткого замыкания:

 

 

 

 

 

Определяем значение токов однофазного короткого замыкания для каждой точки короткого замыкания:

 

 

 

 

 

4.4 Расчёт кабельной линии и троллей

Сечение проводов, кабелей  и шин выбирается с учетом следующих  требований:

- провода, кабели, шины  не должны нагреваться сверх   допустимой температуры при протекании по  ним  расчетного  тока нагрузки;

- отклонения напряжения  на зажимах электроприемников  не должны превышать (-2,5 + 5 %) для осветительной нагрузки и ± 5% для силовой;

- провода, кабели и  шины должны обладать достаточной  для данного вида сети механической  прочностью;

- кратковременные отклонения напряжения (из-за наброса или сброса 
нагрузки) должны соответствовать значениям, установленным ГОСТ 13109-67;

- аппараты защиты должны  обеспечивать защиту всех участков  сети от коротких замыканий;

- для некоторых видов  сетей в соответствии с ПУЭ  выбор сечения проводов осуществляется  по экономической плотности тока.

Кабельная сеть состоит из высоковольтного (10кВ) магистрального кабеля между ГПП и цеховым  трансформатором и низковольтного кабеля, питающего троллеи.

4.4.1 Выбор высоковольтного кабеля

Выбор высоковольтного кабеля осуществляется по номинальному току и термической стойкости.

Определяем номинальный  ток:

 

 

Определяем сечение кабеля:

 

где j – экономическая плотность тока, А/мм².

 

Принимаем к установке  кабель АПвП2Г 3х35+1х16, с номинальным током 150А, с изоляцией в сшитом полиэтилене [10].

Проверяем выбранный кабель на термическую стойкость:

 

где С_т – коэффициент, зависящий от допустимой температуры.

 

Так как 31,5<35, то выбранный кабель удовлетворяет условиям термической устойчивости.

Проверку выбранного сечения  кабеля ВН по допустимой потере напряжения производят по условию обеспечения нормируемых уровней напряжения на зажимах наиболее мощного и удаленного электроприемника участка [7].

где I_p – расчетный ток токоприемников, А;

L – длина высоковольтного кабеля, м;

cos φ_ср – средневзвешенный коэффициент мощности электроприемников подстанции;

∆ U_доп – допустимая потеря  напряжения в высоковольтном кабеле, 150 В согласно [8];

γ – удельная проводимость меди, м/Ом·мм², принимается  
γ = 50 м/Ом·мм², что соответствует температуре жил кабеля около 65 ºС.

 

Исходя из произведённого расчёта видно, что кабель, предварительно выбранный по экономической плотности тока и по термической стойкости, удовлетворяет проверке по потере напряжения.

4.4.2 Выбор низковольтных кабелей

Выбор низковольтного кабеля, питающего троллеи, осуществляется по номинальному току с учётом коэффициента спроса. Номинальный ток одного крана равен 386А. Учитывая, что в пролёте работает два крана, номинальный ток будет равен 772А. Определим расчётный ток с учётом коэффициента спроса:

 

Для общего питания троллей  выбираем кабель АВВГ 3х120+1х35 с длительно допустимым током 220А.

Все выбранные кабели сводим в кабельный журнал (таблица 5)

 

Таблица 5         Параметры кабелей

№ кабеля	Токоприёмник	, А	Марка и сечение кабеля
1	Троллеи	154,4	АВВГ 3х120+1х35	220
2	D2HCS57Arus-100	150	КПГ 3х70+1х25	220
3	D2HCS57Arus-40	60	КПГ 3х16+1х10	90
4	D2HCS57Arus-68	96	КПГ 3´35+1´16	150
5	D2HCS57Arus-7	10	КПГ 3х4+1х1	15

 

4.4.3 Выбор троллей

Сечение троллей выбирают по допустимой величине тока с проверкой провода на потерю напряжения. Провод выбирают по всей длине перемещения механизма. Троллейная сеть характеризуется  
повторно-кратковременным режимом работы, поэтому выбирать троллей на допустимый нагрев нужно по эквивалентной силе тока (расчетная сила длительного тока) – I_Р.

Определим расчетный ток:

 

где Р₃ – сумма номинальных мощностей трех наиболее мощных токоприёмников, кВт;

Р_Н – сумма номинальных мощностей всех остальных  
двигателей, кВт;

 – коэффициент спроса трёх наиболее мощных токоприёмников.

По силе тока I_p выбирают сечение троллей при условии I_p £ I_д, где I_д – сила допустимого по нагреванию тока.

 

Принимаем к установке  троллейные линии из угловой стали  для крановых установок с номером  профиля 4,5 размером 50х50х5мм², с , сопротивление r=0,34Ом/км [10].

Так как на рассматриваемом  кране применяются преобразователи  частоты, что исключает появление  пусковых токов большой величины, то проверку по наибольшей силе тока I_{max.пуск.}, который возникает при пуске в ход наибольшего по мощности двигателя и потреблении остальными двигателями нормального расчетного тока, можно не проводить

Проверка по потере напряжения. Потеря напряжения на 1 метр длины троллеев зависит от силы тока I_{мах. пуск.} для различных профилей стали и определяется из справочника [10]. В данном случае .

Определим фактическую потерю напряжения в троллеях в В и %:

 

где l – длина троллеев

 

 

 

Допустимая потеря напряжения не должна превышать 3 – 4%, таким образом, предварительно принятая по току троллейная линия для крановых установок 50х50х5мм² подходит по падению напряжения.

4.5 Выбор электрических аппаратов низкого напряжения

Выбор электрического аппарата осуществляется по его функциональному  назначению, роду тока и напряжения и величине мощности.

В качестве вводного аппарата и аппаратов отходящих линий  принимаем автоматические выключатели, обеспечивающие функции коммутации силовых цепей и защиты электроприёмника, а также защиты сетей от перегрузки и короткого замыкания. Для включения, отключения ремонтных секций принимаем рубильники РБН–400.

Уставки токов расцепителей определяют по следующим соотношениям:

для силовых одиночных расцепителей:

а) ток уставки расцепителя ;

б) ток уставки электродинамического расцепителя .

для силовых групповых  электроприёмников:

а) ток уставки теплового  расцепителя ;

б) ток уставки электродинамического расцепителя  
.

Согласно [9] все автоматы серии ВА обладают достаточным коэффициентом чувствительности.

Для распределения электроэнергии в цеху устанавливаем шкаф распределительный ШК 85 с вводным выключателем ВА–51-39 с ручным управлением.

Выбранную пускозащитную  аппаратуру сводим в таблицу 6.

Таблица 6     Пускозащитная низковольтная аппаратура

Электропотребитель		Электроаппарат
Наименование		Наименование		, А	, А	Крат-ность уставки	кА
ШР -73505-54У2	386	ВА–51-39	630	787,5	756	1,25	35
D2HCS57Arus-100	150	ВА–52-35	250	312,5	300	1,25	30
D2HCS57Arus-40	60	ВА–51-31	100	125	120	1,35	12
D2HCS57Arus-68	90	ВА–51-33	160	200	192	1,25	12,5
D2HCS57Arus-7	10	ВА–51-25	25	31,3	30	1,35	3

 

4.6 Выбор высоковольтной ячейки и уставок защиты

Комплектные распределительные  устройства выбирают по номинальному напряжению, номинальному току всех потребителей и проверяют по предельному току отключения. Таким требованиям соответствует ячейка КСО 366, параметры которой представлены в таблице 7 [9].

 

Таблица 7         Параметры ячейки КСО-366

Номинальный ток выключателя нагрузки, А	Номинальный ток камер  с предохранителем, А	Ток термической стойкости, кА	Время протекания тока термической стойкости, с	Ток эл. динамической стойкости, кА
400	20-100	10	4	41

 

Определим ток срабатывания максимальной токовой защиты МТЗ:

 

где k_о – коэффициент отстройки, равный для МТЗ 1,1 ÷ 1,2; для токовой отсечки 1,1 ÷ 1,5 [7];

k_в=0,8 – коэффициент возврата реле, определяется по паспорту используемых в защите реле;

k_тт=15 – коэффициент трансформации трансформаторов тока ячейки.

 

Определим величину токовой  отсечки:

 

 

Проверка по коэффициенту чувствительности проводится, исходя из условия:

 

 

Так как 11>1,5, то коэффициент чувствительности данной защиты в пределах нормы.

4.7 Расчёт освещения цеха

Расчёт осуществляется в  соответствии с методикой, изложенной в [5].

Исходные данные для расчёта.

Длина  а=68 м.

Ширина b= 20 м.

Высота h=12 м.

Коэффициент отражения стен – 30%.

Коэффициент отражения потолка – 50%.

Высота рабочей поверхности  h_р=1,2 м.

Высота свеса  h_c=1 м.

Напряжение сети – 220 В.

Рассчитаем электроосвещение цеха по  методу использования светового потока.

Выбираем светильник типа «Глубокоизлучатель» с лампами  накаливания, в соответствии с высотой помещения [9].

Определяем расчетную  высоту светильника над рабочей  поверхностью, принимаем расстояние от потолка равным

Определяем расстояние между  светильниками, принимая как выгоднейшее  отношение L/H=0,91 [9].

Тогда расстояние между светильниками

L=0,91∙9,8=8,9 м

Расстояние до стен принимаем 0,5.

Для определения количества рядов делим ширину помещения  
В на L:

В соответствии с указанными размерами цеха и полученными  расстояниями размещаем светильники  по цеху в плане, как показано на рисунке 25.

 

Рисунок 25 – Размещение светильников

Выбираем норму освещенности для данного производства, считая, что в цехе обрабатываются детали с точностью до 1 мм.

Определяем показатель помещения:

По полученным данным находим коэффициент использования светового потока Ки = 0,62, считая коэффициент отражения стен и потолка равным соответственно 30% и 50% [9].

Находим расчетный световой поток одной лампы.

 лм,

где, Ен – нормируемая  освещенность общего освещения в цехе (при 30 лм);

kз – коэффициент запаса;

S – площадь помещения;

Z – постоянный коэффициент 1,3 [9];

n – количество светильников;