Учебная работа. Разработка схемы электропитания потребителя переменного тока низкого напряжения

Учебная работа. Разработка схемы электропитания потребителя переменного тока низкого напряжения

МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра: «Электроснабжение транспорта»
Курсовая работа
На тему: «Разработка схемы электропитания пользователя переменного тока низкого напряжения»
Выполнил
Хомячков Сергей Михайлович
Шифр: КТ (Компьютерная томография — метод неразрушающего послойного исследования внутренней структуры объекта)-11-ИВТ(БТ) 416
Проверил
Бобышев Григорий Евгеньевич
2012 год
Введение
Целью выполнения курсовой работы является получение способностей в составлении электронных схем для потребителей однофазного и трехфазного тока, умение делать расчеты частей электронных установок.
Работа производится на базе теоретического материала, изучаемого в курсе “Общая энергетика”. Курсовая работа включает разработку схемы электропитания группы однофазных потребителей от цепи трехфазного тока, выбор сечения питающих проводов, облегченный расчет трехфазного трансформатора нужной мощности, составление схемы включения измерительных устройств, выбор коммутационной аппаратуры низкого напряжения и предохранителей защиты. Аналогом схожей задачки является электроснабжение подъезда жилого дома.
Начальные данные
Напряжённость первичная: 6,0 кВ
Напряжённость вторичная: 0,38 кВ
Длина кабеля: 1,8 км
Перегрузки пользователя:
P1=0.9 кВт
Cos1=0,93
P2=0,8 кВт
Cos2=0,91
P3=0,5 кВт
Cos3=0,90
P4=0,7 кВт
Cos4=0,94
P5=1,5 кВт
Cos5=0,92
Определение мощности трехфазного пользователя
Беря во внимание, что к проводам трёхфазной системы подключено различное количество однофазных потребителей, нужно отыскать мощность потребителей присоединенных к каждой фазе. В этом случае активная фазная мощность будет равна суммарной активной мощности потребителей присоединенных к данной фазе:
Рф = Р1 + … + Рn , кВт (1)
Где Р1 … Рn мощность пользователя.
Суммарная активная мощность фазы A:
PА=P1 , кВт
PА=0,9 , кВт

Суммарная активная мощность фазы B:

PB = P2 + P3 , кВт

PB = 0,8 + 0,5 = 1,3 , кВт

Суммарная активная мощность фазы C:

PС = P4 + P5 , кВт

PС = 0,7 + 1,5 = 2,2 , кВт

Аналогично рассчитывается фазная реактивная мощность:

Qф = P1*tg1+… Pn*tgn , кВАр (2)

где угол сдвига фазы тока относительно напряжения.
Фазная реактивная мощность фазы A:
QА = P1*tg1 , кВАр
QА = 0,9*tg(arcos(0,93) = 0,355 , кВАр

Фазная реактивная мощность фазы B:

QB = P2*tg2+P3*tg3 , кВАр

QB = 0,8*tg(arcos(0,91))+0,5*tg(arcos(0,90)) = 0,606 , кВАр

Фазная реактивная мощность фазы C:

QC = P4*tg4+P5*tg5 , кВАр

QC = 0,7*tg(arcos(0,94))+1,5*tg(arcos(0,92)) = 0,892 , кВАр

Посчитаем полную мощность каждой фазы:

Полная мощность фазы:

, кВА (3)

Полная мощность фазы A:

, кВА

, кВАр

Полная мощность фазы B:

, кВАр

, кВАр

Полная мощность фазы C:

, кВАр

, кВАр

Полная мощность трёхфазной цепи потребителей:

Активная:

P=PA+PB+PC , кВт (4)

P=0,9+1,3+2,2 = 4,4 , кВт

Реактивная

Q=QA+QB+QC ,кВАр (5)

Q=0,355+0,606+0,892 = 1,853 , кВАр
Полная мощность потребляемая трёхфазной системой потребителей:
, кВа
, кВа
Выбор сечения проводов с проверкой по потере напряжения
Расчёт сечения проводов обычно проводится по трём условиям:
По допустимому нагреву, допустимой потере напряжения и механической прочности. Беря во внимание, что данная питающая линия производится, как правило, кабелем либо проводами, прокладываемыми в трубах, расчёт сечения проводов в истинной работе будет проводиться лишь по допустимому нагреву с проверкой по величине допустимых утрат напряжения.
При прохождении электронного тока по проводу либо кабелю в нём выделяется существенное количество тепла за счёт утраты мощности в проводящих жилах и изоляции. Наибольший ток, при котором устанавливается температура проводника соответственная нормам, именуется долговременной токовой перегрузкой. Для выбора сечения проводника по нагреву в рассматриваемом случае нужно найти наибольший долгий рабочий ток провода для более загруженной фазы:
, А (6)
где Sфн мощность более загруженной фазы.
Uфн Номинальное фазное напряжение и сопоставить его с допустимым током [I] по справочным данным.
А
Провод с наиблежайшим Iраб имеет сечение 1,5 мм2 qпринятое=1,5 мм2.

Выбранное сечение проводов по нагреву проверяется по величине утрат напряжения в их:

(7)

Где l длина полосы в метрах;

удельная проводимость провода м/Ом мм2 :

для меди = 57.

q принятое сечение проводника в мм2.

Рассчитаем утраты напряжения для сечения qпринятое=1,5 мм2.

Утраты напряжения при qпринятое=1,5 мм2 очень значительны увеличим сечение:

Утраты напряжения при qпринятое=35 мм2 Соответствуют требованиям S = 35 мм2.

Рассчитаем внутренний поперечник трубы, в какой будем прокладывать провода по формуле

, мм (8)

Где D Внутренний поперечник в мм,

dn Внешний поперечник проводов.

Т.к. в трубе проходят три фазных провода и нулевой то
провода возьмём схожие, потому dn один и равен
23,607 мм
Упрощённый расчет трехфазного трансформатора нужной мощности
Начальными данными для расчета трансформатора являются:
Напряжение питающей цепи Uв , напряжение вторичной обмотки Uн ,
Частота питающей сети f = 50 гц ,полная мощность трансформатора Sрасч .
Полную расчетную мощность трансформатора находят по фазной мощности более загруженной фазы Sфн с учётом многообещающего роста перегрузки.
кВА, (9)
Где Kn = 1,2 коэффициент , учитывающий перспективное повышение
перегрузки
= 0,95 КПД трансформатора.
Эскиз магнитопровода трансформатора приведён на рис.1.
Рассчитаем полную мощность трансформатора:
кВА

Для подготовительного выбора размеров магнитопровода можно использовать последующие становления:

Qc = A*B , см2

Hc = (4)*A см.

B/A = 1,3;

C = Hc/K , см;

K = 1,5;

Сечение стержня магнитопровода:

, см2 (10)

где Bc магнитная индукция в сердечнике, (1,0 тл).

Сечение ярма принимается на 10% больше сечения стержня.

трехфазный трансформатор электропитание провод

, см2

, см

, см

, см

,

, см.

количество витков в обмотках определяется по формулам:

Для первичной обмотки

Витков (11.1)

Для вторичной обмотки

, Витков (11.2)

Где Qc.Ф Практически принятое

U1ф и U2ф Фазные напряжения первичной и вторичной обмотки соответственно.

количество витков в обмотках:

Для первичной обмотки

, Витков

Для вторичной обмотки
, Витков
Расчётные токи первичной и вторичной обмоток:
,А А (12)
, А
, А
Сечение проводов первичной и вторичной обмоток
, мм2 , мм2 (13)
где плотность тока в обмотке А/мм2(3 А/мм2)
, мм2 , мм2
С помощью справочника выберем поперечникы проводов без изоляции.
d1=0,62 мм, d2=2,44 мм.
С помощью справочника выберем поперечникы проводов с изоляцией.
Это будет провод ПЭВ-1, тогда:
dи1 = 0,62 + 0,05 = 0,67 мм
dи2 = 2,44 + 0,1 = 2,54 мм

Для проверки способности размещения обмоток на магнитопроводе трансформатора нужно зависимо от принятого сечения проводов,

Вычислить расчетную площадь, занимаемую первичной и вторичной обмотками по формуле:

Fобм = Fобм1 + Fобм2 мм2. (14)

Где мм2,

мм2,

Площадь окна сердечника практически приходящаяся на одну фазу

мм2, (15)

тогда дела расчетной и фактической площади окна сердечника обязано быть такое

. (16)

Fобм = 0,672 * + 2,542 * =3676,9899

мм2,

, что не соответствует требованиям.

Потому уменьшим С до 8См и Hc до 11 см

Тогда
мм2
и
а это уже соответствует требованиям.
Выбор предохранителей защиты

Для защиты потребителей малой мощности в сетях низкого напряжения обширно употребляются предохранители. Плавкая вставка предохранителя при перегрузках обязана сгореть ранее, чем выйдут из строя элементы электроустановки и отключить защищаемый аппарат. Номинальный ток плавкой вставки отстраивают от долгого рабочего тока по условию:

Iв 1,1*Iраб (17)

Посчитаем поначалу рабочие токи для всякого пользователя:

(18)

Где P мощность пользователя.

Uфн номинальное фазное напряжение .

С помощью справочника зависимо от Iраб, избираем сечения проводников применяемых пользователями и сводим в табл.1

Табл.1 Выбор сечения проводников зависимо от рабочего тока

1

2

3

4

5

Iраб

4,418

4,014

2,536

3,400

7,445

Сечение

1

1

1

1

1

Позже рассчитаем Iв по формуле (17)

Табл.2 Выбор предохранителей защиты

1

2

3

4

5

Iраб

4,418

4,014

2,536

3,400

7,445

Iв = 1,1* Iраб

4,860

4,415

2,790

3,740

8,189

Тип предохранителя

Пр-2(6)

Пр-2(6)

Пр-2(6)

Пр-2(6)

Пр-2(10)

Разработка схемы включения нужных устройств

Кроме всего остального нужно обеспечить измерение тока и напряжения сначала питающей полосы и активной энергии у всякого однофазного пользователя. Схема включения нужных устройств(вольтметров, амперметров и счётчиков) приведена на рис.1

информация о использованных устройствах приведена в табл.3

Табл. 3

№, Наименование аппарата

Тип аппарата

Uн Uраб

Iн Imax

1.Рубильник

РБ — 31

3кв = 3кв

2.автомат(5шт)

1

2

3

4

5

А — 3710Б

А — 3710Б

А — 3710Б

А — 3710Б

А — 3710Б

220 = 220 в

220 = 220 в

220 = 220 в

220 = 220 в

220 = 220 в

220 = 220 в

20 16 А

10 9 А

10 9 А

10 9 А

10 9 А

3.Предохранители(5шт)

1

2

3

4

5

ПР-2

ПР-2

ПР-2

ПР-2

ПР-2

220 = 220 в

220 = 220 в

220 = 220 в

220 = 220 в

220 = 220 в

220 = 220 в

20 16 А

10 9 А

10 9 А

10 9 А

10 9 А

4.Амперметр(3шт)

Э 30/2

30>15 А

5.Вольтметр(3шт)

Э 110

600 > 220 в

6.Счётчик(5шт)

СО — 2

220 = 220 в

20>15 А

Заключение

В данной курсовой работе по дисциплине «Введение в электроэнергетику» были выполнены задания и закреплены теоретические познания по 5 разделам:

1. Определение мощности трехфазного пользователя

2. Выбор сечения проводов с проверкой по потере напряжения

3. Упрощённый расчет трехфазного трансформатора нужной мощности

4. Выбор предохранителей защиты

5. Разработка схемы включения нужных устройств

В первом разделе выполнялся расчет мощностей (реактивной, активной) потребителей в трехфазной цепи переменного тока. Также была рассчитана полная мощность каждой фазы и полная мощность потребляемая трёхфазной системой потребителей.

Во 2-м разделе был рассчитан наибольший долгий рабочий ток провода для более загруженной фазы. По нагреву избрали сечение провода , потом прирастили его в связи с большенный потерей напряжения в нём. Также был рассчитан внутренний поперечник трубы в какой проложена линия.

В 3-ем разделе был произведён расчёт трёхфазного понижающего трансформатора. По приобретенным размерам был составлен четкий набросок трансформатора(рис.1 на стр.10)

В четвёртом разделе высчитали рабочие токи всех потребителей.

Зависимо от их избрали типы применяемых предохранителей и сечение проводников применяемых пользователями.

В 5-ом разделе разработали схему включения нужных электроприборов. Составили таблицу с характеристическими данными всех применяемых устройств. Проделав эту работу мы получили базисные познания нужные в нашей специальности.

Перечень литературы

1. Фоков К.И. Методические указания к выполнению курсовой работы. Хабаровск 1994.

2. Неклепаев Б.Н. , Крючков Н.П. Электронная часть электростанций и подстанций. Энергоатомиздат. 1989.

3. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. Под ред. Фёдорова А.А т.2. Энергоатомиздат. 1987.

4. Барыбина Ю.Г. и др. Справочник по проектированию электроснабжения. Энергоатомиздат. 1990.

]]>