ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИЛОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

ПРЕДИСЛОВИЕ

 Проектирование силового электрооборудования, наиболее распространенное среди других видов электротехнического проектирования, ведется в многочисленных организациях на основе различного рода инструкций и справочников, имеющих узко ведомственное значение.

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО СОСТАВЛЕНИЮ ПРОЕКТОВ СИЛОВОГО ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ Понятие о силовом электрооборудовании и задачах его проектирования

 Под силовым электрооборудованием в проектной практике понимается комплекс устройств, состоящий из всех приемников электрической энергии, кроме ламп электрического освещения, с относящимися к ним сетями и аппаратурой управления, защиты и измерений.

Основные требования к проектам силового электрооборудования

 Проектирование должно базироваться на следующих основных положениях.

Стадии проектирования

 Различаются следующие стадии проектирования:

Исходные данные для проектирования

 От качества исходных данных для проектирования в сильнейшей степени зависит как качество самого проекта, так и время, потребное для его разработки. Ниже приводится примерный перечень материалов, которыми должен располагать проектировщик на различных стадиях проектирования.

Содержание и оформление проектных материалов

 Объем проектных материалов определяется действующими нормалями и должен соответствовать назначению отдельных стадий проектирования, указанному в § 1-3.

Составление строительных заданий

 Строительные задания составляются обычно на следующие сооружения и элементы:

Повторное использование проектных материалов

 Повторно использованы могут быть следующие проектные материалы: конструктивные чертежи, элементы схем, пояснительные записки и даже проекты в целом.

Организация и последовательность проектирования

Разработка проекта в любой стадии начинается с ознакомления со строительным и технологическим заданием и с проектными материалами предыдущих стадий проектирования. 

ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ПРОМЫШЛЕННЫХ УСТАНОВКАХ Общий обзор и классификация электроприемников

 В промышленных установках встречаются разнообразные потребители электрической энергии, объединяемые понятием электроприемники.

Электродвигатели

 Электродвигатели являются наиболее распространенной категорией электроприемников.

Двигатель-генераторы и вращающиеся преобразователи

 Двигатель-генераторы и преобразователи применяются для питания вторичных электроприемников, работающих на постоянном токе или же на переменном токе, частота которого отличается от частоты основной силовой сети.

Сварочные трансформаторы и машины

 Все электроприемники этой категории являются однофазными трансформаторами с очень низким (порядка 0,5—0,7) коэффициентом мощности.

Высокочастотные установки с ламповыми генераторами

 Высокочастотные установки серий ЛГ и МГ предназначаются для плавки и нагрева металлов и металлических изделий.

Термические электроприемники

 При проектировании силового электрооборудования приходится встречаться, главным образом, с такими видами термических электроприемников, как электрические печи сопротивления и различного рода нагревательная аппаратура.

Полупроводниковые выпрямители

 Полупроводниковые выпрямители в установках силового электрооборудования находят применение для питания магнитных столов, плит и сепараторов, электродвигателей постоянного тока малой мощности, зарядных устройств для аккумуляторов и, наконец, для ванн гальванического покрытия металлов.

ВЫБОР ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ Условия для выбора электродвигателей

 Выбор одного из каталожных типов электродвигателей считается правильным при соблюдении следующих условий:

Выбор электродвигателей по роду тока

 Вопрос о выборе электродвигателей по роду тока возникает в тех случаях, когда привод является регулируемым и, следовательно, к электродвигателю предъявляется требование изменения скорости вращения в определенных пределах.

Выбор электродвигателей по напряжению

 Решение этого вопроса с одной стороны зависит от мощности электродвигателя, а с другой определяется общими условиями электроснабжения предприятия в целом.

Выбор электродвигателей по мощности

 Выбор мощности электродвигателя должен производиться в соответствии с характером нагрузок рабочей машины. Этот характер оценивают по двум признакам:

Выбор электродвигателей по числу оборотов

 При выборе электродвигателей следует стремиться к тому, чтобы их число оборотов совпадало с оборотами рабочей машины.

Основные соображения по выбору электродвигателей постоянного тока и регулированию их скорости

 Для регулируемых (в широких пределах) приводов при постоянном токе применяются, в основном, электродвигатели с параллельным возбуждением, а в отдельных случаях, когда требуется смягчение характеристики, электродвигатели со смешанным возбуждением.

Выбор электродвигателей переменного тока

 Синхронные электродвигатели могут применяться только для нерегулируемых приводов, их основное преимущество по сравнению с асинхронными — возможность естественной компенсации реактивной мощности

Выбор электродвигателей по каталогам

 Выбор электродвигателей по каталогам производится после окончательного решения всех вопросов, касающихся рода тока, напряжения, механических свойств, мощности и исполнения.

Влияние загрузки электродвигателей на коэффициенты полезного действия и мощности

 Как уже говорилось выше, запас по мощности вообще или неполная загрузка электродвигателя вызывают ухудшение коэффициентов полезного действия и мощности.

Вентиляция электрических машин и электромашинных помещений

 Электрические машины в закрытом исполнении могут иметь обдуваемое или продуваемое исполнение.

Строительные задания на фундаменты для электродвигателей

 Чертеж строительного задания на фундамент составляется на основании установочного чертежа завода — изготовителя машины.

ВЫБОР АППАРАТУРЫ УПРАВЛЕНИЯ И ЗАЩИТЫ ДЛЯ УСТАНОВОК НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 500 В. Назначение и классификация аппаратуры

 Главными функциями аппаратуры управления и защиты являются:

Типы и номенклатура аппаратов управления и защиты

 Рубильники и переключатели предназначены для нечастых замыканий и размыканий в электрических сетях напряжением до 500 в включительно. Их классифицируют:

Выбор аппаратуры к электроприемникам

 Выбор аппаратуры к электроприемникам производится, исходя из номинальных данных последних и параметров питающей их сети, требований в отношении защиты приемников и сети от ненормальных режимов, эксплуатационных требований, в частности частоты включений и условий среды в месте установки аппаратов.

Выбор аппаратуры для пуска синхронных электродвигателей

 Одной из причин, ограничивавших раньше применение синхронных электродвигателей, являлась сложность схем и способов их пуска.

Выбор пусковых реакторов и автотрансформаторов

 Как указывалось выше, при невозможности осуществить прямой пуск электродвигателей применяется пуск от пониженного напряжения через реакторы или автотрансформаторы при высоком напряжении и через активное сопротивление при низком напряжении.

Размещение аппаратуры управления

 Аппараты управления могут встраиваться непосредственно в технологические механизмы, устанавливаться около них или размещаться в отдельных электропомещениях.

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМАТИЗАЦИИ УПРАВЛЕНИЯ МЕХАНИЗМАМИ ПОТОЧНО-ТРАНСПОРТНЫХ СИСТЕМ И НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ Общие понятия и определения

 Автоматическое управление работой технологического оборудования может осуществляться как в пределах отдельных механизмов (станков, машин, агрегатов), так и для целых групп механизмов, связанных между собой определенной технологической зависимостью.

Виды управления поточно-транспортными системами

 Выбор вида управления ПТС зависит от ее сложности (количества участков и трактов), общей протяженности и степени автоматизации отдельных механизмов.

Положения, принимаемые в основу при проектировании диспетчерского автоматизированного управления

 Количество постов ДАУ должно быть минимальным; сини должны располагаться в общих помещениях со щитами производственного контроля (КИП).

Централизованный контроль работы поточно-транспортных систем и виды сигнализации

 Для систематического контроля за работой ПТС при простом централизованном и диспетчерском автоматизированном управлении пункты управления должны оборудоваться:

Выбор аппаратуры для схем управления поточно-транспортными системами

 Схемы управления ПТС,могут быть построены на применении как обычной электрической аппаратуры (сильного тока), так и аппаратуры связи или же и той и другой в определенном сочетании.

Основы построения схем управления поточно-транспортными системами

 Для схем управления ПТС, построенных на аппаратуре сильного тока, применяются следующие напряжения:

Диспетчерские помещения, щиты и пульты управления

 Помещения диспетчерских пунктов следует размещать по возможности в центральной части предприятия, так как при этом улучшаются условия оперативного управления и уменьшается протяженность электрических связей диспетчерского пункта с другими устройствами системы управления.

Автоматизация насосных станций

 Автоматизация насосных станций позволяет осуществлять следующие виды управления и работы:

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ УСТАНОВОК СО ВТОРИЧНЫМИ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКАМИ Наиболее распространенные установки и их характерные особенности

 К числу наиболее распространенных установок со вторичными электроприемниками, встречающихся в большинстве отраслей промышленности, относятся:

Электрическая дуговая сварка

 Электрическую дуговую сварку применяют для соединения металлов как черных, так и цветных.

Установки для гальванического покрытия металлов

 Отделения ванн для гальванического покрытия металлов входят в состав вспомогательных производств многих предприятий различных отраслей промышленности, особенно металлообрабатывающей.

РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ОТ ПОДСТАНЦИЙ К ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКАМ Выбор рода тока

 Основным родом тока для силовых сетей промышленных предприятий любой отрасли промышленности является переменный трехфазный ток.

Выбор напряжения

 Распределение электрической энергии в пределах промышленных предприятий производится обычно в двух ступенях: высшей—от узловых точек энергосистемы или блок-станций предприятий до трансформаторных подстанций и низшей — от последних до электроприемников

Трансформаторные подстанции

 Технико-экономическая сторона вопроса о распределении электрической энергии в низшей ступени находится в прямой зависимости от количества, месторасположения и мощности трансформаторных подстанций.

Виды схем и области их применения

 Основным вопросом распределения электроэнергии на низком напряжении является выбор схемы.

Особенности магистральных схем с распределенными нагрузками в цехах холодной обработки металлов

 Ранее уже говорилось, что магистрали с распределенными нагрузками в цехах холодной обработки металлов целесообразно выполнять в виде закрытых шинопроводов, прокладываемых на небольшой высоте, позволяющей непосредственное подключение к ним электроприемников.

Общие положения по выбору способа выполнения силовой сети

 На выбор способа выполнения силовой сети оказывают влияние:

Выполнение сетей кабелями

 Кабели применяются главным образом для силовых фидеров и магистралей с сосредоточенными нагрузками при прокладке их как вне зданий, так и внутри, а также для ответвлений к отдельным мощным электроприемникам.

Выполнение сетей проводами

 В силовых сетях применяются преимущественно следующие способы прокладки проводов:

Выполнение сетей шинопроводами

 Как уже говорилось ранее, шинопроводы применяются для цеховых магистралей, для сетей многопостовой электросварки и для сетей постоянного тока в цехах гальванического покрытия металлов.

Выполнение сетей для подъемно-транспортных устройств

 Питание злектроприемников перемещающихся подъемнотранспортных устройств — кранов, тельферов и тележек — может осуществляться либо гибким кабелем, либо при помощи троллеев, представляющих собой голые проводники, съем тока с которых производится скользящими токосъемниками.

РАСЧЕТ СИЛОВЫХ СЕТЕЙ Общие указания и расчетные условия

 Задачей расчета силовых сетей является правильная оценка величин электрических нагрузок и выбор соответственно им таких наименьших из числа возможных сечений проводов, кабелей и шин, при которых были бы соблюдены нормированные условия в отношении:

Выбор сечений проводников по нагреву и по экономической плотности тока

 Для определения величины плотности тока в проводниках существуют два критерия:

Расчет сетей на потерю напряжения

 Расчет силовых сетей на потерю напряжения должен обеспечить:

а) напряжение на зажимах двигателей при нормальном режиме не менее 95% от номинального;
Определение потерь мощности и электроэнергии в сети

 Определение потерь мощности в сети бывает обычно необходимо при технико-экономических сравнениях различных вариантов.

Расчет сетей на механическую прочность

 Расчет на механическую прочность необходим лишь при выполнении сети шинами.

ЗАЩИТНОЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ Общие понятия и определения

 В электрических установках возможны случаи, когда металлические конструктивные части, нормально не являющиеся токоведущими и не находящиеся под напряжением, электрически соединяются с элементами цепи электрического тока и получают вследствие этого потенциал, отличный от потенциала земли.

Части электрооборудования, подлежащие заземлению

 Заземлять металлические части электрооборудования, которые могут оказаться под напряжением вследствие нарушения изоляции, необходимо, как правило, во всех производственных ПУЭ предусматривают некоторые исключения из этого правила, здесь не рассмотренные помещениях и во всех наружных электроустановках. Заземление не требуется лишь в следующих случаях:

Общие указания по проектированию заземляющих устройств

 Для заземления электроустановок различных назначений и различных напряжений применяется одно общее заземляющее устройство, рассчитанное на наименьшее сопротивление из числа требуемых.

Определение сопротивления естественных заземлителей растеканию тока

 Определять путем расчета сопротивление естественных заземлителей растеканию тока можно лишь весьма приближенно.

Расчет искусственных заземлителей

 При сопротивлении растеканию тока естественных заземлителей Яе>Я. где — нормированное сопротивление заземляющего устройства, необходимое сопротивление искусственных заземлителей определяется по формуле:

Выбор и расчет заземляющих проводников

 Как уже говорилось в § 9-3, в качестве заземляющих проводников должны в первую очередь использоваться естественные токопроводы.