Alimentarea Cu Energie Electrica a Unui Atelier Mecanic Alimentat de La Un Post de Transformare

Alimentarea cu Energie Electrica a unui Atelier Mecanic Alimentat de la un Post de Transformare

UNIVERSITATEA DE NORD BAIA MARE

Facultatea de Inginerie

PROIECT INSTALATII

ELECTRICE

Indrumator proiect: Student:

Barz Cristian

IV EM

1


2011-2012

Contents1. Stabilirea categoriei receptoarelor 3

2. Schema de alimenare cu energie electrică 4

3. Determinarea factorului mediu de putere si a caracteristicilor instalatiei de compensare 7

3.1. Determinarea puterii cerute de consumatori si a factorului mediu de putere............................7

3.2. Determinarea puterii totale active..............................................................................................8

3.3. Determinarea puterii reactive cerute..........................................................................................9

3.4. Determinarea puterii totale reactive.........................................................................................11

4. Caracteristicile instalatiei de compensare 11

5. Dimensionarea postului de transformare 12

6. Calculul electric al retelei de alimentare de la PT la TD si a cablurilor ce alimenteaza consumatorii de forta si iluminat interior,exterior 14

6.1. Calculul curentilor ceruti pe circuite..........................................................................................14

6.2. Calculul curentilor pentru coloane trizate.................................................................................16

6.3. Calculul curenţilor de pornire....................................................................................................17

6.4. Verificarea sectiunii la regimul de pornire.................................................................................18

6.4.1. Cabluri pentru utilaje.........................................................................................................18

6.4.2. Cabluri pentru tablourile de distribuţie.............................................................................18

6.4.3. Alegerea sectiunii pentru legatura intre transformator si TG............................................19

7. Calculul R si X al fiecarui cablu pentru TD 19

8. Stabilitatea statica,dinamica si termica a retelei de distributie la curentii de scurtcircuit 19

8.1. Verificarea calculelor la pierdere de tensiune...........................................................................19

8.2. Calculul impedantelor si rezistentelor din scurtcircuit...............................................................20

8.3. Calculul curentilor de scurtcircuit..............................................................................................22

9. Aparatura de comutaţie şi protecţie 23

9.1. Dimensionarea protecţiei la suprasarcină.................................................................................23

9.2. Dimensionarea protecţiei la scurtcircuit....................................................................................24

9.3. Dimensionarea aparaturii de comutaţie....................................................................................25

10. Masuri si norme de protectia muncii 27

10.1. Masuri de protectie impotriva electrocutarii prin atingere directa.......................................27

10.2. Masuri de protectie impotriva electrocutarii prin atingere indirecta....................................27

2


10.3. Protectia impotriva electrocutarii prin legare la pamant.......................................................27

11. Bibliografie 28

3


Sa se proiecteze alimentarea cu energie electrica a unui atelier mecanic alimentat de la un post de transformare de 20/0,4 kv. Consumatorii de joasa tensiune avand caracteristicile din Tabelul 1.

Tabelul 1 :

Denumirea utilajului Cantitate (buc) Puterea instalata (kW)

Strung Paralel 4 12

Strung Carusel 2 11

Maşină de găurit 2 4

Freză 1 7

Raboteză 1 5

Polizor 1 2

Presă 2 14

TRAFO sudură 2 31

Convertizor sudură 1 18

1. Stabilirea categoriei receptoarelor

Consumatorii de energie electrică din sistemul electroenergetic se clasifică în funcție de puterea maximă de durata absorbită în punctele de racordare în patru clase, conform tabelului:

Clasarea consumatorilorA B C D

Putere maximă de durată[MVA] peste 50 7.5-50 2.5-7.5 sub 2.5

Treapta de tensiune minimă în punctul de reacord [KV] 220-110 110 110-20 6-20

Continuitatea în alimentarea cu energie electrică a consumatorilor reprezintă una din cele mai importante cerințe impuse sistemului electroenergetic. În funcție de natura efectelor produse

4


de întreruperea alimentării cu energie electrică, gravitatea lor precum și consecințele acestor înreruperi, receptoarele se pot clasifica în următoarele categorii:

- Categoria zero- la care întreruperea alimentării cu energie electrică poate duce la explozii, incendii, distrugerea utilajelor sau pierderi de vieți omenești (aparate din spitale, ventilația minelor sau laboratoarelor de mare risc);

- Categoria I – la care întreruperea alimentării conduce la dereglarea proceselor tehnologice în flux continuu, necesitând perioade lungi pentru reluarea activității la parametrii cantitativi și calitativi existenți în momentul întreruperii, rebuturi importante de materii prime sau materiale auxiliare fără a exista posibilitatea recuperării producției nerealizate (cuptoare cu inducție, turnătorii);

- Categoria a II-a – se referă la consumatorii la care întrerupere alimentării cu energie electrică conduce la nerealizări de producție, practic numai pe perioada întreruperii, iar producția nerealizată poate fi de obicei recuperată (ateliere de reparații, ateliere de fabricație mici dimensiuni);

- Categoria a III-a – cuprinde toate receptoarele sau consumatorii de mică importanță care nu se încadrează în categoriile anterioare și a căror întrerupere cu energie nu îi afectează în proporții mari, creeând doar un disconfort (consumatorii casnici);

Durata întreruperii cu energie elctrică până la alimentarea cu energie pe calea de rezervă, poate varia de la 30 minute pentru clasele A-B până la circa 8-16 ore pentru cei din clasa D.

Conform tabelului și celor expuse, putem concluziona că atelierul mecanic se încadrează în categoria a II-a a receptoarelor deoarece fluxul tehnologic se oprește doar pe perioada întreruprii, lucru ce permite recuperarea producției nerealizate.

2. Schema de alimenare cu energie electricăLa joasă tensiune energia electrică se distribuie consumatorilor printr-o rețea de 400/230

V, alimentată prin intermediul transformatorului din postul de transformare de la rețeaua de medie tensiune de 20 KV. Se va folosi o schemă de tip radial simplă pentru distribuție industrială ce va alimenta unul sau mai multe receptoare grupate pe tablouri de distribuție. Linia care alimentează un singur receptor se numește circuit, iar cea care alimentează un număr mai mare sau un grup de consumatori se numește coloană.

5


6


În continuare se va dimensiona fiecare tablou în parte şi receptoarele pe care le deservesc. Se va avea în vedere calculul:

- Puterilor cerute;

- Curenţilor ceruţi;

- Aparatajului de protecţie şi control;

- Secţiunile conductoarelor electrice;

- Curenţi de scurtcircuit.

precum şi verificările în cazul regimurilor anormale de funcţionare.

Util

aj

tip

motor

Puterea nominală

PN (kW)

Factorul de putere

nominal

cosφ

Randamentul nominal

η

Curentul nominal

IN (A)

Raportul

Ip/In

Curentul de pornire

Ip (A)

SP ASU 132S-6 3 0.77 0.81 6.94 6 41.64

SC ASU 132Mb-6 5.5 0.83 0.865 11.1 6 66.6

MG ASU 132S-6 2.2 0.77 0.79 5.22 6 31.32

F ASU 160M-6 7.5 0.83 0.88 14.8 6 88.8

R ASU 132Mb-6 5.5 0.83 0.86 11.1 6 66.6

TS TSA-M-300 15 0.35 0.85 38 1 38

CS CSC-5-300 19 0.9 0.86 55 4.5 247.5

Pr ASU 160M-6 7.5 0.83 0.88 14.8 6 88.8

Po ASU 160M-6 2.2 0.77 0.79 5.22 6.5 33.93

II 3 0.92 0.95

IE 0.3 0.95 1

7


3. Determinarea factorului mediu de putere si a caracteristicilor instalatiei de compensare

3.1. Determinarea puterii cerute de consumatori si a factorului mediu de putere

Factorul mediu de putere mediu se face prin relatia :

–puterea activa instalata pt . grupa de receptoare k [kW]

- factorul de putere pt. grupa de receptoare k

sau :

unde :

- puterea activa totala ceruta

– putera aparenta totala ceruta

- puterea reactiva totala ceruta

Aceste puteri sunt calculate in continuare.

Determinarea puterii active cerute se face prin si a factorului de putere mediu se face prin metoda coeficientilor de cerere.

8


-puterea activa ceruta de grupa de receptoare k [kW]

- coeficient de cerere pt. grupa de receptoare k

–puterea activa instalata pt . grupa de receptaore k [kW]

Coeficientii de cerere si factorii de putere sunt indicati in tabelul de mai jos :

Categoria receptoarelor

Strung normal,freze,raboteze,polizoare,masini degaurit 0.18 0.54 1.56

Strung paralel ;prese 0.25 0.6 1.33

Trafo sudura 0.35 0.35 2.67

Generataor(convertizor )sudura 0.3 0.12 0.56

Iluminat int 0.85 0.9 0.48

Iluminat ext 0.9 1 0

=2.16 kW

=2.75 kW

=0.72 kW

=1.26 kW

=0.9 kW

=10.85 kW

9


=5.4 kW

=3.5 kW

=0.36 kW

= 2.55 kW

0.27 kW

Pc prize=8.8 kW

3.2. Determinarea puterii totale reactivePc tot=Pc strung paralel + Pc strung carusel + Pc masina gaurit + Pc freza +Pc raboteza + Pc trafo +

+ Pc convertizor + Pc presa + Pc iluminat int+ = 39.52 kW

3.3. Determinarea puterii reactive cerutese face cu relatia :

-puterea activa ceruta de grupa de receptoare k [kW]

Strung paralel

= 3.7368kVAr

Strung carusel

10


=3.57 kVAr

Masina de gaurit

=1.2456 kVAr

Freza

=2.17 kVAr

Raboteza

=1.557 kVAr

Trafo sudura

=26.04 kVAr

Convertizor sudura

11


=3.024 kVAr

Presa

=4.55 kVAr

Polizor

=0.6228 kVAr

Iluminat int

=1.224 kVAr

Iluminat ext

=0 kVAr

12


3.4. Determinarea puterii totale reactiveQc tot= QcSP + Qc SC +Qc MG + Qc F + Qc R + Qc TS + Qc CS + Qc Pr + Qc Po + Qc II +Qc IE= 47. 755 kVAr

4. Caracteristicile instalatiei de compensareCompensarea consumului de putere reactiva este caracterizate de ridicarea factorului de putere.

Pentru aceasta se instaleaza o baterie de condensatoare derivatie amplasata la nivelul tabloului general de distributie (compensare centralizata)

Notand cu puterea activa ceruta si cunoscand se determina puterea reactiva necesara

compensarii ,puterea bateriei,cu relatia :

-puterea reactiva a bateriei KVAr

– tangenta de mediu

=0.95 tangenta pt cos neutral

Instalatiile de descarcare sa asigure posibilitatea descarcarii bateriilor de condensatoare la deconectarea acestora imediat si direct fara efectuarea altor manevre.Timpul de descarcare depinde de calitatea dielectricului, p baterie reprezinta un pericol potential pentru personalul de exploatare si duce la aparitia unor supracurenti la conectarea la retea.

13


Rezistentele de descarcare ale bateriei sau ale treptelor,dupa deconectarea de la retea, trebuie sa asigure la borne o tensiune nepericuloasa de cel mult 50V in mai putin de 1 minut la joasa tensiune si se determina ca relatia :

Unde =1 min; ;

C se calculeaza cu relatia:

CΥ= 691.59 μF

CΔ= 230.53 μF

5. Dimensionarea postului de transformare

Puterea aparenta a transformatorului se determina cu relatia :

Unde :

14


coeficient ce tine seama de incarcarea transformatorului astfel incat

pierderile in el sa fie minime ;

ST> ;ST>52

- puterea nominal aparenta a transformatoruli [kVA]

- puterea ceruta [kW]

- puterea reactiva ceruta [kVAr]

- puterea reactiva compensata prin baterii de condensatoare [kVAr]

Se alege un transformator in ulei mineral clasa 20kV/0.4 KV cu urmatoarele caracteristici :

Puterea nominala 63 kVA

Tensiunea nominla primar 20 kV

Tensiunea nominala secundar 0.4 kV

Conexiunea transformatorului Yzn-5

Pierderile in scurtcircuit 1.3 kW

Pierderile in gol 0.25 kW

15


Tensiunea de scurtcircuit 4%

6. Calculul electric al retelei de alimentare de la PT la TD si a cablurilor ce alimenteaza consumatorii de forta si iluminat interior,exterior

6.1. Calculul curentilor ceruti pe circuiteîn care cosφ este factorul de putere nominal al receptorului (cosφ = 0.92 pentru ciruite de prize şi iluminat); η este randamentul nominal al receptorului; PN puterea nominal a receptorului [W]; UN tensiunea de linie [V] (400V); Uf tensiunea de fază [V] (230V); ki coeficientul de încărcare (0.96)

Curenţii de vârf pentru circuite de forţă trifazate sunt egali cu curenţii de pornire ai motoarelor electrice de acţionare [A]:

iar în cazul coloanelor [A]:

în care Ipmax este curentul de pornire cel mai mare dintre motoarele electrice de acţionare din

cadrul tabloului TP1 [A]; suma curenţilor ceruţi ai motoarelor de pe aceeaşi coloană care

funcţionează simultan [A].

Strung paralel

16


Strung carusel

Masina gaurit

Freza

Raboteza

Trafo sudura

Convertizor sudura

Presa

Polizor

17


Iluminat interior

Iluminat exterior

Prize

6.2. Calculul curentilor pentru coloane trizate

Pe coloana de distributie numarul 1

kW

1,86 kW

.Pe coloana de distributie numarul 2

18


kW

kW




19


prize: TD1 1.656 TD2 2.649 TD3 1.656 TD4 1.656 TD5 1.656Pi 9.273 kW

6.3. Calculul curenţilor de pornire

(Ip=IN× )

Strung paralel: Ip =41,64 A

Strung carusel: Ip =66,6 A

Maşină de găurit: Ip =31,32A

Freză: Ip = 88,8 A

Raboteză: Ip =66,6 A

Presă: Ip =88,8 A

Polizor: Ip =33,93 A

Transformator de sudură: Ip =38 A

Convertizor de sudură: Ip = 247,5 A

6.4. Verificarea sectiunii la regimul de pornire

6.4.1. Cabluri pentru utilajeJec= 35 conform [2] bibliografieStrung paralel: S = 1,19 mm2

Strung carusel: S = 1,90 mm2

20


Maşină de găurit: S =0,89 mm2

Freză: S = 2,54 mm2

Raboteză: S = 1,90 mm2

Transformator de sudură: S =1,09 mm2

Convertizor de sudură: S = 7,07 mm2

Presă: S =2,54 mm2

Polizor: S =0,97 mm2

Prize: S=2.5 mm2

sectiunea Stas S Sc 1.19 1.5 mm2

S Sp 1.90 2.5 mm2

S Mg 0.89 1 mm2

S F 2.54 4 mm2

S R 1.90 2.5 mm2

S Ts 1.09 1.5 mm2

S Cs 7.07 10 mm2

S Pr 2.54 4 mm2

S Po 0.97 1.5 mm2

S prize 2.5 2.5 mm2

Se alege un conductor trifazat cu nul de tip ACYY cu

6.4.2. Cabluri pentru tablourile de distribuţie

Jec =2.75 conform [2] bibliografie

Ic max [A] Jef<=35A/mmp STAS [mm2]

TG-TD1 41.76 16.70 2.5

TG-TD2 323.50 20.22 16

TG-TD3 140.60 23.43 6

TG-TD4 94.36 23.59 4

TG-TD5 2.5

Se alege un conductor trifazat cu nul de tipCablurile sunt de forma CYABY cu 4 fire

21


6.4.3. Alegerea sectiunii pentru legatura intre transformator si TG

Se alegeconductoare trifazate cu nul de tip CYAbY cu

7. Calculul R si X al fiecarui cablu pentru TD

Nr coloana

Ic max [A] S [mm2] R0 [Ω/km] X0 [Ω/km] L [m] R [Ω] X ohm

TD1 41.76 2.5 4.55 0.11 10.3 0.046865 0.001133TD2 323.50 16 1.14 0.09 7 0.054845 0.001763TD3 140.60 6 3.03 0.102 19.55 0.0592365 0.0019941TD4 94.36 4 7.28 0.108 7.6 0.091728 0.001701TD5 2.5 4.55 0.11 8 0.0364 0.00088TG 50 0.364 0.081 20 0.00728 0.00162

8. Stabilitatea statica,dinamica si termica a retelei de distributie la curentii de scurtcircuit

8.1. Verificarea calculelor la pierdere de tensiune

22


Toate pierderile de tensiune se incadreaza il limite admise sectiunile

conductoarelor ce fac legatura dintre TD si TG au fost dimensionate corespunzator.

8.2. Calculul impedantelor si rezistentelor din scurtcircuitCurentii de scurtcircuit produc in instalatiile electrice urmatoarele efecte:

Termice: care produc incalzirea puternica a conductoarelor, a contactoarelor si a partii constructive ale aparatelor

Mecanice: datorate efectului electrodinamic al curentilor care duc la indoirea barelor.

- pentru curentii de scurtcircuit trifazati:

Impedanta de scurtcircuit s-a determinat cu relatia:

Caculul rezistentei si a reactantei transformatorului a transformatorului, impedanta

echivalenta a transformatorului si rezistenta sa:

23

Coloana Uf V u% <5%TD 1 0.6246132 0.156153305TD 2 3.0690256 0.767256398TD 3 1.9274532 0.481863312TD 4 1.5368085 0.384202137TD 5 0.382746 0.0956865

TG 0.9127901 0.228197513


0.10346374 Caculul rezistentei ,a reactantei si impedanta de scc Zsc TG

Caculul rezistentei ,a reactantei si impedanta de scc Zsc TD 1



24




8.3. Calculul curentilor de scurtcircuit

Curentul permanent de scurtcircuit se calculeaza cu relatia :

25


9. Aparatura de comutaţie şi protecţie

Circuitele de forţă vor fi protejate la scurtcircuit folosind siguranţe fuzibile lente, protecţia la suprasarcină se va face cu relee de suprasarcină iar comutarea cu contactoare.

Circuitele de prize, iluminat şi coloanele se vor proteja la scurtcircuit şi suprasarcină şi vor fi comandate de către întreruptoare automate cu relee termice şi electromagnetice.

9.1. Dimensionarea protecţiei la suprasarcină

Curentul de reglaj Irt al releelor de suprasarcină propriuzise şi ale întreruptoarelor automate se calculează cu formula [A]:

Deci pentru circuitele de forţă:

- Strung paralel Irt = 7.59 [A]

- Strung carusel Irt = 12.16 [A]

- Maşină de găurit Irt = 5.71 [A]

- Freză Irt = 16.21 [A]

- Raboteză Irt = 12.16 [A]

26


- TRAFO sudură Irt = 79.61 [A]

- Convertizor sudură Irt = 38.76 [A]

- Presă Irt = 16.21 [A]

- Polizoare Irt = 5.71 [A]

Aparatele de protecţie ale circuitele de prize şi iluminat nu permit reglarea curentului de suprasarcină deci el va ramane cel specificat de producător.

9.2. Dimensionarea protecţiei la scurtcircuit

În cazul protecţiei cu siguranţe fuzibile, curentul nominal al fuzibilului Inf se calculează cu relaţia [A]:

în care c este coeficientul de siguranţă care pentru porniri grele şi de durată sau porniri uşoare dar dese este egal cu 2.

şi protecţia trebuie să fie selectivă cu cea de suprasarcină [A]:

În cazul protecţiei prin declanşator electromagnetic trebuie îndeplinită condiţia:

Deci pentru circuitele de forţă (> Irt condiţia de selectivitate):

- Strung paralel Inf = 20.82 > 18.98 [A]

- Strung carusel Inf = 33.3 > 30.41 [A]

- Maşină de găurit Inf = 15.66 >14.27 [A]

- Freză Inf = 44.4 > 40.53 [A]

- Raboteză Inf = 33.3 > 30.41[A]

27


- TRAFO sudură Inf = 38[A]

- Convertizor sudură Inf = 112.5 > 96.9 [A]

- Presă Inf = 44.4 > 40.53 [A]

- Polizor Inf = 16.86 >14.27 [A]

Aparatele de protecţie ale circuitele de prize şi iluminat nu permit reglarea curentului de scurtcircuit deci el va ramane cel specificat de producător.

9.3. Dimensionarea aparaturii de comutaţie

Contactoarele folosite pentru comutaţia circuitelor de forţă trebuie să îndeplinească următoarea condiţie:

Deci curenţii nominali ai contactoarelor vor fi pentru:

- Strung paralel Inc = 7.49 [A]

- Strung carusel Inc = 12.00 [A]

- Maşină de găurit Inc = 5.63 [A]

- Freză Inc = 15.99 [A]

- Raboteză Inc = 12.00 [A]

- TRAFO sudură Inc = 78.54 [A]

- Convertizor sudură Inc = 38.24 [A]

- Presă Inc = 15.99 [A]

- Polizor Inc = 5.63 [A]

Aparatura de protecţie şi comutaţie este prezentată în tabelul de mai jos.

28


Circuit deservit

Curent cerut

Ic [A] Contactor

Curent nominal contactor

Inc [A]

Curent nominal fuzibil

Inf [A]Releu termic

Curent reglaj releu termic

Irt [A]

SP 6.81 DILM9-10 9 20 ZB12-6 7.6

SC 10.91 DILM12-10 12 35 ZB12-12 12

MG 5.12 DILM7-10 7 16 ZB12-6 6

F 14.54 DILM17-10 17 50 ZB12-16 16

R 10.91 DILM12-10 12 35 ZB12-12 12

TS 71.4 DILM80-10 60 63 ZB65-57 65

CS 34.76 DILM40-10 38 125 ZB65-40 38

Pr 14 DILM17-10 17 50 ZB12-16 16

Po 4.7 DILM7-10 7 20 ZB12-6 6

Circuit deservit

Curent cerut

Ic [A]

Curent reglaj releu termic

Irt [A]

Întreruptor automat Curent reglaj declanşator

Irm [A]

Iluminat (toate)

- PKNM-10/1N/C

Prize 1~ 10.6 PKNM-16/1N/C/003

Prize 3~ 20 mRB4-20/3N/C/003

col TD1 8.10 11.5 NZMH2-4-A25-SVE 69

col TD2 52.19 69 NZMH2-4-A80-SVE 414

col TD3 25.02 34.5 NZMH2-4-A50 207

col TD4 14.2 28.75 mRB4-25/3N 172

29


col TD5 6.75 11.5 NZMH2-4-A25-SVE 69

TG 102.41 103.5 NZMH2-4-VE160/100-SVE 506

10.Masuri si norme de protectia muncii

10.1. Masuri de protectie impotriva electrocutarii prin atingere directaPentru a evita accidentele prin electrocutare la atingeri directe se iau urmatoarele masuri:

a) Inaccesibilitatea la atingeri intamplatoare:- utilizarea carcaselor de protectie- izolarea directa a tuturor elementelor conductoare de current, care fac parte din

circuitele curentilor de lucru

- prevederea cu ingradiri din plasa sau tabla perforate- amplasarea la inaltimi inaccesibile in mod normal

b) Mijloace individuale de protectiec) Tensiuni reduse de alimentare a utilajelord) Izolarea suplimentara de protectie

10.2. Masuri de protectie impotriva electrocutarii prin atingere indirecta

Protectia se aplica retelelor sub 1kV cu neutral legat la pamant si consta in legarea la conductorul de nul, de protectie a carcaselor metalice ale echipamentelor. In cazul producerii unui defect de

30


izolatie a unei faze, conductorul de nul la protectie si faza defecta sunt puse in legatura galvanica prin intermediul carcasei metalice, formandu-se astfel un scurtcircuit monopolar inte faza

respective si conductorul de nul. Curentul de defect ce apare in acest caz , unde

sunt impedantele de faza si de nul.

10.3. Protectia impotriva electrocutarii prin legare la pamantSe face prin racordarea la o priza la pamant a tuturor partilor metalice ale echipamentelor care in

mod obisnuit nu se afla sub tensiune, dar pot fi puse accidental sub tensiune. Prin legarea la pamant se

asigura deconectarea sectiunii defecte concomitant cu micsorarea sectiunii de atingere.

11.Bibliografie

1. Dan C.,Peter, Curs Instalatii electrice

2. DUMINICATU, M., Proiecterea instalatiilor electrice

3. PIETRAREANU, E., Agenda electricianului

4. Catalog de transformatoare: CELME

5. Catalog de condensatoare: KBR

6. Catalog de cabluri: http://www.iproeb.ro/

31

http://www.iproeb.ro/


7. Catalog de aparataj de putere: http://www.traconelectric.com/

32

http://www.traconelectric.com/

Alimentarea Cu Energie Electrica a Unui Atelier Mecanic Alimentat de La Un Post de Transformare

Documents

Transcript of Alimentarea Cu Energie Electrica a Unui Atelier Mecanic Alimentat de La Un Post de Transformare