Приёмники и потребители электроэнегрии

Под потребителем эл.энергии понимают отдельный эл.приёмник или

группу эл.приёмников, объединённых технологическим процессом и

размещающихся на определённой территории, при этом приёмниками называют устройства, преобразующие эл.энергию в другой вид энергии.

Обычно, эл.приёмники объединяются в эл.установки технологией производства. Технологические установки м. содержать различное число эл.приёмников разного назначения, мощности и являться потребителями отдельных элементов системы электроснабжения промышленного предприятия. Промышленные предприятия являются потребителями эл.энегрии, содержащими различные эл.приёмники.

Для энергоснабжающей сети потребителем является предприятие в целом.

Приемники электроэнергии промышленных предприятий по способу установки делятся на группы:

1. Силовые общепромышленные установки;

2. Электрические осветительные установки;

3. Преобразовательные установки;

4. Электродвигатели производственных механизмов;

5. Электротермические установки;

6. Электросварочные установки.

1. Силовые общепромышленные установки. К этой группе приёмников относятся компрессоры, вентиляторы, насосы и подъёмно-транспортные устройства. Двигатели компрессоров, вентиляторов и насосов работают в одинаковом (продолжительном) режиме. Двигатели этих установок в зависимости от мощности снабжаются электроэнергией на напряжения от 0, 127 кВ до 10 кВ. Мощность таких установок изменяется в широком диапазоне: от долей единицы до тысяч киловатт. Питание двигателей производится током промышленной частоты 50 Гц. Характер нагрузки – ровный, особенно для мощных установок. Перерыв в электроснабжении чаще всего недопустим (относятся к I, II категории).

Потребители этой группы создают нагрузку равномерную исимметричную по всем трём фазам.Толчки нагрузки имеют место только при пуске.

Коэффициент мощности – стабильный и обычно имеет значения0, 8 – 0, 85.

Подъёмно-транспортные устройства работают в повторно-кратковременном режиме. Для этих устройств характерны частые толчки нагрузки.

В связи с резкими изменениями нагрузки величина коэффициентамощности меняется от 0, 3 до 0, 8.В зависимости от места работы и установки – относятся к потребителям I и II категорий. В подъёмно-транспортных устройствах применяется как переменный, так и постоянный ток. Нагрузку от подъёмно-транспортных устройств на стороне переменного тока следует считать симметричной по всем трём фазам.

2. Электрические осветительные установки – представляют собой однофазную нагрузку, благодаря незначительной мощности приёмника (от 10 до 1000 Вт) в электросети при правильной группировке осветительных приборов можно достичь равномерной нагрузки по фазам

(с несимметрией – не более 5 – 10%). Характер нагрузки – равномерный, без толчков, но её величина изменяется в зависимости от времени суток и года. Частота тока – общепромышленная – 50 Гц.

Коэффициент мощности для ламп накаливания – 1, длялюминесцентных ламп – 0, 95, для ДРЛ – 0, 57. Для осветительных установок промышленных предприятий применяется напряжение от 6 В до 220 В.

Какие требования ПУЭ необходимо учитывать при выборе сечения проводников в осветительной сети?

· в 2-х ф. и 1-но ф. линиях осветительной сети – сечения фазных и нулевых проводов всегда принимаются одинаковыми;

· в 3-х ф. 4-х проводных сетях, питающих светильники с лампами накаливания, - сечения нулевых проводов должно быть не менее 50% фазных;

· в 3-х ф. 4-х проводных сетях с люминесцентными лампами – сечения фазных и нулевых проводников принимаются одинаковыми.

3. Преобразовательные установки – служат для преобразования 3-х фазного тока в постоянный или 3-х фазный ток промышленной частоты 50 Гц в 3-х или 1-но фазный ток пониженной или повышенной, или высокой частоты.

Преобразовательные установки для внутрипромышленного эл. транспорта по мощности относительно меняются от сотен до -3000 кВт. Коэффициент мощности таких установок колеблется в пределах0, 7–0, 8. Нагрузка на стороне переменного тока симметрична по фазам, но резко меняется по величине за счет толчков тока при работе тяговых электродвигателей.

4. Электродвигатели производственных механизмов встречаются на всех промышленных предприятиях. Для электропривода современных станков применяются все виды двигателей.

Мощность двигателей меняется от долей до сотен и больше кВт. На современных крупных заводах они объединяются в автоматические и поточные линии. В станках, где требуется высокие скорости вращения и частое регулирование их, применяются двигатели постоянного тока, питающиеся от выпрямительных установок.

Напряжение сети 660-380/220 В частота 50 Гц. Коэффициент мощности колеблется в зависимости от технологического процесса. По надёжности относятся ко II категории.

5. Электротермические установки по способу превращения электроэнергии в тепловую энергию делятся на:

· печи сопротивления (относятся ко II категории);

· индукционные печи и установки (II категория);

· дуговые электропечи (к приёмникам I категории);

· печи со смешанным нагревом (II категория).

6. Электросварочные установки – как приёмники делятся на установки, работающие на переменном и постоянном токе. Технологическая сварка делится на дуговую и контактную, по способу производства работ – на ручную и автоматическую.

Электросварочные установкипеременного тока работают на промышленной частоте переменного тока 50 Гц и представляют собой 1-о фазную нагрузку в виде сварочных аппаратов контактной сварки. Сварка на переменном токе даёт 1-о фазную нагрузку c повторно-кратковременным режимом работы с неравномерной нагрузкой фаз и низким коэффициентом мощности (0, 3-0, 35 – для дуговой и 0, 4-0, 7 – для контактной сварки).

Электросварочные агрегаты постоянного тока. При такой системе сварочная нагрузка распределяется по 3-м фазам питающей сети переменного тока равномерно, но сохраняет переменный во времени график нагрузки. составляет 0, 7-0, 8; при х.х. он снижается до 0, 4.

Сварочные установки питаются от сетей напряжением 380-220 В (с точки зрения надёжности питания – это II категория приёмников).

Задача 9

Электрический двигатель мощностью P= 34 кВт, имеющий соs= 0, 75φ и КПД=0, 8, питается от сети U =380 В проводом, проложенным в трубе при температуре среды +20 t^o С. Пуск двигателя легкий, среда нормальная, кратность пускового тока Кп = 5, 5. Выбрать марку и сечение провода, проверить правильность выбора провода по потере напряжения при длине провода 35 м. Выбрать предохранитель для защиты от коротких замыканий.

При выборе сечения проводника по условиям нагрева токами нагрузки, сравниваются расчётный ток и допустимый ток, при этом всегда соблюдается условие:

Расчёстый ток , находим по формуле:

Выбираем провод для двигателя:

ПВ (4 х 25)= 90 А

Проводим проверку по условию:

Для защиты электросетей от токов короткого замыкания и перегрузок устанавливают плавкие предохранители и автоматы.

Защита от перегрузок с помощью предохранителей возможна лишь при условии, что защищаемые элементы установки будут выбраны с запасом по току, превышающим примерно на 25% номинальный ток плавкой вставки. Плавкие вставки предохранителей выдерживают примерно токи на 30 – 50 % выше номинальных токов, в течении 1 часа.

Номинальный ток плавкой вставки определяем из условия:

I_пв I_д.

При выборе плавких вставок предохранителей для электродвигателей со значительными пусковыми токами, превышающими номинальные токи, вводится коэффициент снижения пускового тока, который при редких и легких пусках равен α =2, 5, при тяжелых пусках α =1, 6.

При защите линии единичного электродвигателя (насосов, вентиляторов), ток плавкой вставки находится из условия:

при тяжелом пуске I_пв I_пуск/1, 6,

при легком пуске I_пв I_пуск/2, 5.

Рассчитываем ток плавкой вставки предохранителя:

Определяем пусковой ток по формуле:

I_пус = k_i * I_ном

где k_i – кратность пускового тока (по таблице) равна 5, 7

I_пус = 5, 7* 87 = 495, 9 А

Определяем ток плавкой вставки

I_вст ≥ 495, 9 / 2, 5 = 198, 36А

По справочнику выбираем предохранитель марки ПН-2 – 250 с током плавкой вставки 250 А (ПН-2 250/250).

Задача 27

Сварочный трансформатор мощностью S= 28 кВА, имеющий соsφ =0, 58 и ПВ=60, питается от сети трехфазного тока напряжением U_ном 380 В кабелем, проложенным открыто при температуре + t^o =10C Определить сечение кабеля по условию нагрева и проверить его по потере напряжения. Выбрать марку кабеля и автомат, защищающий трансформатор длина кабеля L=42 м.

Сечение проводов и кабелей должны быть такими, чтобы не перегревались при любой нагрузке в нормальном режиме. Выбор сечения проводника по нагреву сводится к сравнению расчетного тока с допустимым табличным значением для принятых марок провода и кабеля и условий прокладки. При выборе должно соблюдаться условие

Iр = Iм ≤ Iдоп,

где Iр - ток расчетный, Iм – ток максимальный, Iдоп – ток допустимый.

Iр = Sпол / √ 3 * Uном

где Sпол–полная мощность потребляемая всеми электроприемниками (кВА), Uном – линейное напряжение(В).

Выбираем кабель для сварочного трансформатора:

(4х4)=50А

находим максимальный ток, I_max, А, по формуле:

I_max=

Iм=42А

Проверка:

Расчет выбор аппаратов защиты и управления.

Рассчитаем номинальный ток расцепителя автоматического выключателя

для электродвигателя станка МРС номинальной мощностью 30 кВт. Так как электродвигатель мы защитили от токов К.З., нам нужно выполнить защиту и от перегрузок, с помощью автоматического выключателя с комбинированным расцепителем:

I_у.э = 1, 25 * 42 = 52, 5 А

По справочнику выбираем автоматический выключатель типа АЕ-2000 с номинальной силой тока автоматического выключателя 63 А и номинальной силой тока расцепителя 63 А (АЕ-2000 63∕ 63).