Instalatii electrice - 'Alimentarea cu energie electrica a atelierului mecanic de productie si reparatii al S.C REFLEX S.A.", alimentat de la un post de transformare 20/0,4 kV

 

Sa se proiecteze ,, Alimentarea cu energie electrica a atelierului mecanic de productie si reparatii al S.C REFLEX S.A.", alimentat de la un post de transformare 20/0,4 kV.

Consumatorii electrici ai atelierului au caracteristicile de tab. 1.

Se cere:

schita fluxului tehnologic (Anexa I);

amplasarea consumatorilor pe un plan de situatie, functie de fluxul tehnologic;

stabilirea categoriei consumatorilor;

stabilirea schemei electrice monofilare de alimentare cu energie electrica;

alegerea traseului de cabluri electrice de la TD spre fiecare consummator in parte ;

alegerea motoarelor electrice si caracteristicile lor nominale;

determinarea factorului mediu de putere (cosφ), calculul si proiectarea instalatiei de compensare;

dimensionarea transformatoarelor din postul de transformer;

calculul electric a retelei de alimentare de la PT la TD, precum si a cablurilor ce alimenteaza consumatorii de forta si iluminat interior si iluminat exterior;

calculul curentilor de scurtcircuit si alegerea aparatajului de comanda si protectic, precum si verificarea lui la stabilitate dinamica si termica

dimensionarea instalatiei (prizei) generale de legare la pamant;

dimensionarea instalatiei de protectie impotriva supratensiunilor atmosferice;

norme de protectie a muncii necesare in astfel de instalatii.

Amplasarea consumatorilor pe planul de situatie

Tabelul de mai jos contine toti consumatorii existenti in atelierul mecanic precum si simbolul acestora din planul de situatie :

Tabel.1

Incadrarea receptoarelor in categorii de receptoare

Consumatorii de energie electrica din sistemul electroenergetic se clasifica in functie de puterea maxima de durata absorbita in punctele de racordare (primire) in patru clase, conform tabelului de mai jos, in care sunt indicate si tensiunile recomandate pentru alimentarea lor :

Tabel.2

In functie de natura efectelor produselor de intreruperea alimentarii cu energie electrica receptoarele se incadreza in urmatoarele categorii :

- categoria 0 (speciala), la care intreruperea alimentarii poate duce la explozii, la incendii, distrugeri de utilaje sau chiar pierderi de vieti omenesti.

- categoria 1 la care intreruperea alimentarii duce la dereglarea proceselor tehnologice in flux continuu necesitand perioade lungi pentru reluarea activitatii in parametrii cantitativi si calitativi existenti in momentul intreruperii.

- categoria 2 la care intreruperea alimentarii duce la nerealizari de productie doar pe perioada intreruperii si care de regula pot fi recuperate.

- categoria 3 cuprinde receptoarele care nu se incadreaza in categoriile mentionate mai sus.

In proiectarea instalatiilor electrice la consumatori este necesar sa se cunoasca in primul rand puterea activa absorbita de catre grupurile de receptoare si utilaje, dimensionarea circuitelor de receptoare a tablourilor de distributie si a coloanelor de alimentare ale acestora.

CONCLUZIE : Atelierul mecanic se afla in categoria 2 de receptoare. Astfel durata intreruperii, adica de trecerea de la alimentarea de baza la cea de rezerva, se poate varia de la 30 de minute, pentru consumatorii din clasele A si B, la 2-6 ore, pentru consumatorii din clasele C si la 8-16 ore pentru cei din clasa D. Aceste intervale de timp sunt necesare pentru efectuarea manevrelor de izolare a defectului si de stabilire a unei noi scheme pentru alimentarea pe calea de rezerva.

1.3.Stabilirea schemei de principiu pentru alimentarea cu energie electrica a consumatorilor

La joasa tensiune, energia electrica se distribuie consumatorilor printr-o retea de 380/220 V, alimentata din reteaua de medie tensiune de 10KV, prin intermediul transformatoarelor din postul de transformare.

Se va folosi o schema de tip radiala simpla pentru distributie industriala ce va alimenta unul sau mai multe receptoare, grupate pe tablouri de distributie.

Linia care alimenteaza un singur receptor se numeste circuit, iar cea care alimenteaza un grup de receptoare se numeste coloana.

Datorita simplitatii schemei, exploatarea retelei radiale este usoara, in schimb, gradul de siguranta in alimentarea consumatorilor este redus deoarece la arderea unei sigurante de pe o linie principala toate receptoarele situate in aval fata de siguranta respectiva sunt scoase din functiune.

Schema de principiu pentru alimentarea cu energie electrica a consumatorilor este prezentata in Anexa 2.

1.4.Stabilirea caracteristicilor motoarelor electrice de actionare a

consumatorilor principali si a caracteristicilor electrice pentru

consumatorii auxiliari

Caracteristicile motoarelor electrice de actionare a consumatorilor principali si caracteristicile electrice ale consumatorilor auxiliari sunt expuse in Tabelul 1.

2.1 Memoriu justificativ de calcul

In proiectarea instalatiilor electrice la consumatori este necesar sa se cunoasca in primul rand puterea activa absorbita de catre grupurile de receptoare si utilaje, dimensioarea circuitelor de receptoare a tablourilor de distributie si a coloanelor de alimentare ale acestora.

Metoda de calcul folosita este cea a coeficientilor de cerere, aplicabila la orice nivel si in special pentru grupuri mari de receptoare, reprezentand o sectie sau o intreprindere. Coeficientii de pierdere si factorii de putere cerutii sunt determinati experimental pe baze statice, pentru diferite receptoare (tab. 3)

Tabelul 3.

2.2 Determinarea puterii active

Unde:

Pentru strungul paralel:

Pentru strung carusel:

Pentru masina de gaurit:

Pentru masina de frezat:

Pentru masina de rabotat

Pentru transformatorul de sudura:

Pentru convertizorul de sudura:

Pentru presa:

Pentru polizor:

Puterea totala ceruta la nivelul atelierului:

Unde : - puterea ceruta pe un tip de consummator

2.3 Determinarea puteri reactive

Din totalul puterii reactive cerute de consumatori, (65-75)% este absorbita de motoarele asincrone, (20-25)% de transformatoare, iar restul de 10% de linii electrice si alte receptoare inductive (bobine de reactanta, lampicu descarcari in gaze, cuptoarele cu arc, echipamente electronice de putere etc.)

Puterea reactiva ceruta de un receptor este:

Pentru strungul paralel:

Pentru strung carusel:

Pentru masina de gaurit:

Pentru masina de frezat:

Pentru masina de rabotat

Pentru transformatorul de sudura:

Pentru convertizorul de sudura:

Pentru presa:

Pentru polizor:

Puterea totala reactiva rezulta din formula :

2.4 Determinarea factorului mediu de putere

2.5 Calculul instalatiei de compensare

Puterea reactiva a bateriei:

unde -

Capacitatea bateriei de condensatoare:

Valoarea rezistentei de descarcare este data de relatia:

2.6 Dimensioanrea postului de transformare

Puterea aparenta ceruta de consumatorii racordati la post, data de expresia:

Qc - puterea reactiva a consumatorilor

QBC - puterea reactiva a bateriei de condensatoare

unde k 0,8

Date nominale ale transformatorului ales din catalog se gasesc in tabelul 4

2.7 Calculul electric al retelei de alimentare de la TG la TS, precum si a cablurilor ce alimenteaza consumatorii de forta si iluminat interior-exterior.

Dimensionarea la incalzire a sectiuni conductoare.

Pentru circuitele trifazate curentul de calcul rezulta din:

- puterea ceruta in [W]

- tensiunea nominala de linie in [V]

- factorul de putere mediu

Pentru strungul paralel:

Pentru strung carusel:

Pentru masina de gaurit:

Pentru masina de frezat:

Pentru masina de rabotat

Pentru transformatorul de sudura:

Pentru convertizorul de sudura:

Pentru presa:

Pentru polizor:

Pentru circuitele monofazate ce alimenteaza unele receptoare de mica putere

Iluminat interior:

Iluminat exterior:

Pentru coloane trifazate folosim formula:

Pentru Tabloul 1

PcT1 = 1.35+1+1.8 = 4.15 [kW]

QcT1 = 2.1+1.54+2.39 = 6.03 [kVAR]

Pentru Tabloul 2

PcT2 = 2*10.5+1.5 = 22.5 [kW]

QcT1 = 2*28.03+0.84 = 56.9 [kvar]

Pentru Tabloul 4

PcT4 = 2*1.08+1.37+0.39+2*0.78 = 5.48 [kW]

QcT1 = 2*1.68+1.82+0.6+2*1.21 = 8.2 [kvar]

Densitatea curentilor de pornire:

Pentru tabloul secundat 1 avem:

Pentru tabloul secundat 2 avem:

Pentru tabloul secundat 3 avem:

Pentru tabloul secundat 4 avem:

Verificarea sectiuni la regimul de pornire (regim de scurta durata)

   

   

   

Pentru T avem:    Pentru T avem:

Pentru T avem:    Pentru T avem:

   

Calculul cablurilor electrice care fac legatura intre TS si consumatori :

Pentru strungul paralel:

Pentru strung carusel:

Pentru masina de gaurit:

Pentru masina de frezat:

Pentru masina de rabotat

Pentru transformatorul de sudura:

Pentru convertizorul de sudura:

Pentru presa:

   

Pentru polizor:

   

2.8 Calculul caderilor de tensiune in linile electrice

Calculul pierderilor de tensiune se face pe tronsoanele retelei (coloane,circuite, portiuni ale liniilor principale) cu urmatoarea relatiei de calcul:

, Unde:

R - rezistenta tronsonului,

Pc - puterea activa ceruta pe tronson,

X - reactanta tronsonului,

Qc - puterea reactiva ceruta pe tronson.

Reactantele si rezistentele cablurilor:    Tabelul.5.

2.9 Calculul curentilor de scurtcircuit

Scurcircuitele electrice din retele constituie defecte caracterizate prin stabilirea de contacte accidentale, prin impedante practice nule sau prin impedante cu anumita valoare, intre conductoare aflate sun tensiune au intre acestea si pamant.

Curentii 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.

Curentul de scurtcircuit se determina cu formula:

Impedanta de scurtcircuit s-a determinat cu relatia:

Pentru TG avem:

Pentru TS1 avem:

Pentru TS2 avem:

Pentru TS3 avem:

Pentru TS4 avem:

3 Alegerea aparatelor de conectare si protectie

Aparatele de conectare servesc pentru stabilirea si intreruperea circuitelor parcurse de curentul nominal neputand asigura deconectarea receptoarelor in caz de defect.

Contactorul se deeosebeste prin:

actionare exclusive prin electromagnet (inchidere-deschidere, la comanda);

o singura pozitie de repaus(de regula deschis);

stabileste, suporta si intrerupe curenti nominali si de suprasarcina;

asociat cu relee adecvate , indeplineste atat functia de comutatie functionala, cat si functia de protectie la suprasarcina;

poate fi folosit ca aparat auxiliar de comanda;

frecventa de conectare foarte mare (in gol si in sarcina)

Protectia la suprasarcina are rolul de a proteja consumatorul la curentii de suprasarcina de lunga durata sau la scaderea tensiunii.

Se realizeaza cu relee termice cu bimetal sau cu declansatoare termice aplicate pe intreruptoare de medie sau de mare putere. Protectia la suprasarcina nu trebuie sa actioneze la curentul de pornire sau la socuri de current de scurta durata. Curentul de reglaj trebuie sa apartina intervalului

Protectia la scurtcircuit este destinata a proteja consumatorii la curentii de defect (de scurtcircuit). Se realizeaza cu sigurante fuzibile pana la consumatori medii si cu relee sau declansatoare electromagnetice, pentru consumatori de putere mare.

Curentul nominal al fuzibilului se determina in baza urmatoarelor conditii:

sigurantele fuzibile trebuie sa suporte curentul de durata al receptorului

sigurantele fuzibile trebuie sa reziste la curentul de pornire

protectia la scurtcircuit trebuie sa fie selectiva in raport cu protectia la suprasarcina

Pentru protectia intregului sistem sa ales un intreruptor USOL 250 pentru ca curentul pe TG este de 162,33 [A].

Tabel.6

4 Instalatii de protectie impotriva electrocutarii

Masuri de protectie impotriva electrocutarii prin atingere directa

Pentru a evita accidentele prin electrocutare la atingeri directe se iau urmatoarele

masuri:

a)      Inaccesibilitatea la atingeri intamplatoare realizate prin:

utilizarea carcaselor de protectie;

izolarea directa a tuturor elementelor conductoare de curent, 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 protectie;

c)      Tensiuni reduse de alimentare a utilajelor ;

d)      Izolarea suplimentara de protectie.

Masuri de protectie impotriva electrocutarii prin atingere indirecta

Protectia se aplica retelelor sub 1kV cu neutrul legat la pamant si consta in legarea la

conductorul de nul, de protectie a carcaselor metalice ale echipamentelor. In cazul producerii unui defect de 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 intre faza respectiva si conductorul de nul. Curentul de defect ce apare in acest caz , unde sunt impedantele de faza si de nul.

Protectia impotriva electrocutarii prin legare la pamant

Se 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 concomitent cu micsorarea sectiunii de atingere.

BIBLIOGRAFIE:

[1] Dan Calin Peter, Instalații electrice (Curs), 2004-2005;

[2] E.Pietrareanu, Agenda electricianului, Ediția 1986;

[3] M.Duminicatu și alții, Proiectarea instalațiilor de joasa tensiune, Editura Tehnica, București, 1975;

[4] D.Comșa și alții, Proiectarea instalațiilor electrice industriale, Editura Didactica și Pedagogica, București, 1983;

[5] D.Comșa și alții, Manualul inginerului electrician, vol VII, Editura Tehnica, București, 1958;

[6] Dan Calin Peter, Instalații de distribuție a energiei electrice, Editura Mediamira, Cluj Napoca, 2000;

[7] C.Raduți, E. Nicolescu, Mașini electrice rotative fabricate in Romania, Editura Tehnica, București, 1981.