Методические рекомендации и выполнение контрольных заданий для учащихся заочной формы обучения специальность: «Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов»

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Новополоцкий государственный политехнический

техникум»

Утверждаю

Директор техникума

______________ А.П.Ляхович

«____» _____________2009 г.

«Электроснабжение

предприятий и электропривод»

методические рекомендации и выполнение контрольных заданий

для учащихся заочной формы обучения

специальность: «Машины и аппараты химических производств и предприятий строительных материалов»

Новополоцк

2009

Автор: И.В.Евсюкова
– преподаватель спецдисциплин учреждения образования «Новополоцкий государственный политехнический техникум»

Обсуждено и одобрено на заседании цикловой комиссии электротехнических предметов

Протокол № 1 от 31.08.2009

Председатель комиссии Н.Ч.Жаховская

СОДЕРЖАНИЕ

1. Пояснительная записка..............................................................................	3
2. Перечень рекомендуемой литературы.....................................................	4
3. Тематический план.....................................................................................	5
4. Содержание программы ............................................................................	6
5. Общие методические указания к выполнению контрольной работы.....	12
6. Методические указания по выполнению контрольной работы ............	13
7. Варианты заданий контрольной работы...................................................	22
8. Контрольные и экзаменационные вопросы...............................................	26
9. Примерные критерии и показатели оценки результатов учебной деятельности учащихся ...............................................................................	29
10. Приложения................................................................................................	31

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

Дисциплина «Электроснабжение предприятий и электропривод» предусматривает изучение внешнего электроснабжения предприятий, внутризаводских сетей электроснабжения, а также электропривод оборудования с различными типами электродвигателей.

При изучении дисциплины используются наглядные пособия: макеты двигателей, схемы распределения, плакаты.

Для закрепления и углубления теоретических знаний у учащихся предусмотрено проведение лабораторных, практических занятий и экскурсия.

В результате изучения дисциплины учащиеся должны знать на уровне представления:

- основные сведения об энергетических системах;

- конструкцию высоковольтных линий электропередач, кабельных линий и электрооборудование электрических станций и подстанций;

- структурные схемы систем электроснабжения предприятий;

- классификацию электроприводов;

- принципиальные схемы электроприводов;

- роль автоматизированного электропривода в современном производстве;

- значение средств ВТ в развитии автоматизированного электропривода;

- тенденции развития и пути совершенствования автоматизированного электропривода

должны знать на уровне понимания:

- методы определения электрических нагрузок потребителей электрической энергии;

- расчет и выбор проводов, кабелей, распределительной цепи;

- теоретические основы защиты электроприемников и электрических сетей от короткого замыкания и от токов перегрузки;

- назначение и конструктивное выполнение заземляющего устройства электрооборудования предприятия, организации и гражданских зданий;

- схемы механической части электропривода;

- принципы управления автоматизированным электроприводом

должны уметь:

- производить расчеты токов короткого замыкания;

- производить расчеты и выбор кабелей и проводок;

- выбирать пусковую, защитную аппаратуру в электрической сети.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

Москаленко В.В. Электрический привод [Текст]: учебник для техникумов / В.В.Москаленко. – М. Высшая школа, 1991. – 430 с.: ил.

Ус А.Г. Электроснабжение промышленных предприятий [Текст]: учебное пособие / А.Г.Ус, Л.И.Евминов. – Мн.: НПООО «ПИОН», 2002. – 457 с.

Дополнительная

Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов [Текст]: учебное пособие / Е.А.Конюхова. – 2-е изд., стер. – М.: Академия, 2004. – 320 с.

Чиликин М.Г. Общий курс электропривода [Текст]: учебник для ВУЗов / М.Г.Чиликин, А.С.Сандлер. – 6-е изд., перер. И доп. – М.: Электроиздат 1981. – 576 с., ил.

ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН

Раздел, тема	Количество учебных часов					на само- стоя- тельное изучение
	всего		в том числе
	дневная форма	заочная форма	установочная сессия	обзорная лекция	лабораторные и практические
Введение	2	1	1			1
Раздел 1. Системы электроснабжения промышленных предприятий, зданий и сооружений	4	1				3
1.1 Понятие о системах электроснабжения	2	1	1			1
1.2 Назначение и типы электрических станций, режимы их работы. Структурные схемы передачи электрической энергии потребителям	2					2
Раздел 2. Внутризаводские сети электроснабжения промышленных предприятий	18	4				14
2.1 Основное электрооборудование электрических станций и подстанций. Главные понижающие (ГПП) и распределительные (ГРП) подстанции	4	1		1		3
2.2 Цеховые трансформаторные подстанции	2	1		1		1
2.3 Общие сведения о силовом осветительном электрическом оборудовании напряжением до 1 кВ	2					2
2.4 Устройство и конструктивное выполнение электрических сетей	2	1		1		1
2.5 Выбор сечения проводов и кабелей по длительно-допустимому току	4	1		1		3
2.6 Расчет нагрузок осветительных электрических сетей	2					2
2.7 Защита электрических сетей в установках напряжением до 1 кВ	2					2
Обязательная контрольная работа № 1
Раздел 3. Механика электропривода	4	2				2
3.1 Основные определения механики электропривода. Основное уравнение динамики электропривода	2	1		1		1
3.2 Приведение статистических и динамических моментов к валу двигателя	2	1		1		1
Раздел 4. Электропривод с двигателями постоянного тока	8	2				6
4.1 Электропривод с двигателями постоянного тока, параллельного возбуждения	4	1		1		3
4.2 Электропривод с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения	4	1			1	3
Раздел 5. Электропривод с двигателями переменного тока	6	2				4
5.1 Электропривод с асинхронными двигателями переменного тока и двигателями с фазным ротором	4	2		1	1	2
5.2 Электропривод с синхронными двигателями	2					2
Раздел 6. Энергетика электропривода. Выбор электродвигателей	6	2				4
6.1 Энергетические показатели работы электродвигателей	2	1		1		1
6.2 Расчет мощности и выбор электродвигателей	4	1		1		3
Обязательная контрольная работа № 2
Итого	48	14	2	10	2	34

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

Цели изучения темы	Содержание темы	Результат
Введение
Сформулировать представление о предмете, о его целях и задачах, а также о связи с другими предметами. Ознакомить с требованиями к электрооборудованию и электроснабжению промышленных предприятий.	Значение предмета для данной специальности, связь с другими предметами. Требования к электрооборудованию и электроснабжению промышленных предприятий.	Высказывает общее представление о предмете, его целях, задачах и его связях с другими предметами, о требованиях к электрооборудованию и электроснабжению промышленных предприятий.
Раздел 1. Системы электроснабжения промышленных предприятий, зданий и сооружений Тема 1.1 Понятие о системах электроснабжения
Ознакомить с понятиями электроэнергетический системы, схемой, ролью в снабжении электроэнергией потребителей, энергосистемы, ЕЭС.	Электроэнергетические системы, схема, роль в снабжении электроэнергией потребителей. Энергосистемы, ЕЭС.	Высказывает общее представление об электроэнергетической системе, ролью в снабжении электроэнергией потребителей, об энергосистеме, ЕЭС.
Тема 1.2 Назначение и типы электрических станций, режимы их работы. Структурные схемы передачи электрической энергии потребителям
Сформировать представление о видах электрических станций, их достоинства и недостатки, о видах альтернативных станций. Ознакомить с направлениями развития электрического снабжения.	Виды электрических станций, принципы работы, достоинства и недостатки. Альтернативные электрические станции. Направление развития электрического снабжения.	Ориентируется в видах электрических и альтернативных станциях, называет их достоинства и недостатки. Высказывает общее суждение о направлениях развития электрического снабжения.
Раздел 2. Внутризаводские сети электроснабжения промышленных предприятий Тема 2.1 Основное электрооборудование (ЭО) электрических станций и подстанций. Главные понижающие (ГПП) и распределительные (ГРП) подстанции
Ознакомить с видами ЭО, основными параметрами электроприемников, с внешним электроснабжением промышленных предприятий.	Электрооборудование, виды. Основные параметры электроприемников, режимы работы, степень бесперебойности электроснабжения. Внешнее электроснабжение промышленных предприятий.	Различает виды ЭО, ориентируется в основных параметрах электроприемников, высказывает общее суждение о внешнем электроснабжении промышленных предприятий.
Тема 2.2 Цеховые трансформаторные подстанции
Ознакомить с видами трансформаторных подстанций, основного оборудования и понятием комплектной подстанции.	Виды трансформаторных подстанций, основное оборудование. Комплектные подстанции.	Различает виды трансформаторных подстанций, основное оборудование. Высказывает общее суждение о комплектных подстанциях.
Тема 2.3 Общие сведения о силовом осветительном электрическом оборудовании напряжением до 1 кВ
Ознакомить с видами освещения, общими требованиями к питанию осветительного оборудования.	Виды освещения. Общие сведения о питании электрооборудования. Факторы, определяющие формирование групповых линий питания.	Различает виды освещения, высказывает общее суждение о требованиях к питанию осветительного оборудования.
Тема 2.4 Устройство и конструктивное выполнение электрических сетей
Ознакомить с основными элементами электрической сети, схемами электрических сетей.	Основные элементы электрической сети: провода, кабели, минопроводы, распределительные устройства. Схемы электрических сетей.	Различает основные элементы электрической сети, высказывает общее суждение об их видах и применении, о схемах электрических сетей.
Тема 2.5 Выбор сечения проводов и кабелей по длительно-допустимому току
Ознакомить с методикой расчета, дать понятие о порядке расчета сечения проводов и кабелей.	Методика расчета сечения проводов и кабелей по длительно-допустимому току.	Излагает методику расчета сечения проводов и кабелей.
Практическая работа № 1
Научить производить расчеты и выбор кабелей и проводов, защитную аппаратуру в сетях.	Расчет электрических нагрузок и выбор аппаратов защиты.	Рассчитывает и выбирает кабели и провода, защитную аппаратуру.
Тема 2.6 Расчет нагрузок осветительных электрических сетей
Ознакомить с методикой расчета нагрузок осветительных электрических сетей.	Методика расчета нагрузок осветительных электрических сетей.	Ориентируется в методике расчета.
Тема 2.7 Защита электрических сетей в установках U £ 1 кВ
Ознакомить с видами защиты электрических сетей.	Основные виды защиты: от короткого замыкания, от токов перегрузки, от перенапряжения. Электробезопасность.	Излагает основные виды защиты в электрических сетях.
Раздел 3. Механика электропривода
Тема 3.1 Основные определения механики электропривода. Основное уравнение динамики электропривода
Ознакомить со статическим и динамическим моментом, уравнением движения. Дать представление о механических характеристиках.	Основные определения механики электропривода. Основное уравнение динамики электропривода.	Высказывает общее суждение о статическом и динамическом моментах, называет уравнение движения, распознает механические характеристики.
Тема 3.2 Приведение статических и динамических моментов к валу двигателя
Ознакомить с приведением статических и динамических моментов к одной оси.	Приведение статических и динамических моментов к валу двигателя.	Высказывает общее суждение о приведении моментов к валу двигателя.
Раздел 4. Электропривод с двигателями постоянного тока (ДПТ)
Тема 4.1 Электропривод с ДПТ параллельного возбуждения
Ознакомить с классификацией электропривода, схемами включения и статическими характеристиками. ДПТ с параллельным возбуждением. Сформировать представление о способах пуска и регулирования частоты вращения ДПТ.	Классификация электроприводов. Схема включения и статические характеристики ДПТ с параллельным возбуждением. Пуск двигателя, регулирование частоты вращения.	Называет виды электропривода. Высказывает общее суждение о схемах включения и статических характеристиках ДПТ с параллельным возбуждением. Называет способы пуска и регулирования частоты вращения ДПТ.
Лабораторная работа № 1
Сформировать понятие о тепловых узлах и порядке построения схем. Изучить и исследовать устройство в различных режимах. Закрепить полученные теоретические знания на практике. Развить умение по разборке работы и анализу электрических схем.	Испытание генератора постоянного тока.	Описывает порядок выполнения работы. Объясняет типовые узлы и порядок построения схем устройства. Исследует, изучает и эксплуатирует электрооборудование лабораторной работы. Анализирует результат работы и делает выводы.
Тема 4.2 Электропривод с двигателями постоянного тока последовательного возбуждения
Ознакомить со схемой включения и статическими характеристиками ДПТ с последовательным возбуждением. Сформировать представление о способах пуска, регулировки частоты вращения, торможения ДПТ с последовательным возбуждением.	Схема включения и статические характеристики двигателя ДПТ последовательного возбуждения. Пуск, регулировка частоты вращения, торможения.	Различает схемы включения и статические характеристики ДПТ с последовательным возбуждением. Называет способы пуска, регулирования частот вращения, торможения.
Лабораторная работа № 2
Сформировать понятие о тепловых узлах и порядке построения схем. Изучить и исследовать устройство в различных режимах. Закрепить полученные теоретические знания на практике. Развить умение по разборке работы и анализу электрических схем.	Испытание двигателя постоянного тока.	Описывает порядок выполнения работы. Объясняет типовые узлы и порядок построения схем устройства. Исследует, изучает и эксплуатирует электрооборудование лабораторной работы. Анализирует результат работы и делает выводы.
Раздел 5. Электропривод с двигателем переменного тока
Тема 5.1 Электропривод с асинхронными двигателями (АД). Двигатели с фазным и короткозамкнутым ротором
Дать представление о видах АД. Ознакомить со схемами включения, статическими характеристиками и режимами работы АД. Сформировать представление о способах пуска, регулирования частоты вращения и торможения АД.	Схемы включения, статические характеристики и режимы работы АД. Пуск, регулирование частоты вращения, торможения АД.	Различает виды АД, схемы включения, статические характеристики и режимы работы АД. Называет способы пуска, регулирования частот вращения, торможения.
Лабораторная работа № 3
Сформировать понятие о тепловых узлах и порядке построения схем. Изучить и исследовать устройство в различных режимах. Закрепить полученные теоретические знания на практике. Развить умение по разборке работы и анализу электрических схем.	Испытание двигателя переменного тока.	Описывает порядок выполнения работы. Объясняет типовые узлы и порядок построения схем устройства. Исследует, изучает и эксплуатирует электрооборудование лабораторной работы. Анализирует результат работы и делает выводы.
Тема 5.2 Электропривод с синхронными двигателями (СД)
Дать представление о СД. Ознакомить со схемами включения, статическими характеристиками и режимами работы СД. Сформировать представление о способах пуска, регулировании частоты вращения и торможения.	Виды синхронных двигателей. Схемы включения и статические характеристики. Пуск, регулирование скорости и торможения СД.	Различает виды СД, схемы включения, статические характеристики и режимы работы. Называет способы пуска, регулирования частоты вращения и торможения.
Раздел 6. Энергетика электропривода
Тема 6.1 Энергетические показатели работы электродвигателей
Сформировать представление о потерях мощности и энергии в различных режимах, КПД и коэффициент мощности двигателя.	Потери мощности и энергии в установившемся и переходном режимах. КПД. Коэффициент мощности.	Высказывает общее суждение о потерях мощности и энергии в различных режимах, о КПД и коэффициенте мощности двигателя.
Тема 6.2 Расчет мощности и выбор электродвигателей
Сформировать представление о расчете мощности и выборе электродвигателя.	Расчет мощности и выбор электродвигателей.	Высказывает общее суждение о мощности и выборе электродвигателей.
Лабораторная работа № 4
Сформировать понятие о тепловых узлах и порядке построения схем. Изучить и исследовать устройство в различных режимах. Закрепить полученные теоретические знания на практике. Развить умение по разборке работы и анализу электрических схем. Научить строить рабочую характеристику привода.	Снятие рабочих характеристик регулируемого тиристорного электропривода.	Описывает порядок выполнения работы. Объясняет типовые узлы и порядок построения схем устройства. Исследует, изучает и эксплуатирует электрооборудование лабораторной работы. Анализирует результат работы и делает выводы. Строит рабочую характеристику привода.

ОБЩИЕ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

К ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНОЙ РАБОТЫ

Контрольная работа содержит 2 задачи и теоретические вопросы. Варианты для каждого учащегося – индивидуальные. Номер варианта определяется номером в журнале учебной группы.

Задачи и ответы на вопросы, выполненные не по своему варианту, не защитываются и возвращаются учащемуся.

Контрольная работа выполняется в отдельной тетради, желательно в клеточку. Условия задачи и формулировки вопросов переписываются полностью, оставляются поля шириной 25-30мм для замечаний рецензента, а в конце тетради страницу для рецензии. Формулы, расчеты, ответы на вопросы пишутся чернилами, а чертежи, схемы и рисунки делаются карандашом, на графиках и диаграммах указывается масштаб. Решение задач обязательно ведется в Международной системе единиц (СИ). Страницы тетради нумеруются для возможности ссылки на них преподавателя.

Вычисления следует производить с помощью электронного микрокалькулятора. После получения работы с оценкой и замечаниями преподавателя надо исправить отмеченные ошибки, выполнить все его указания и повторить недостаточно усвоенный материал. Если контрольная работа получила неудовлетворительную оценку, то учащийся выполняет ее снова по старому или новому варианту в зависимости от указания рецензента и отправляет на повторную проверку. В случае возникновения затруднений при выполнении контрольной работы учащийся может обратиться в техникум для получения письменной или устной консультации. Лабораторные работы выполняют в период экзаменационно-лабораторной сессии. К этим работам учащиеся допускаются после сдачи всех контрольных работ. По каждой лабораторной работе составляется отчет по установленной форме. Сдача экзаменов разрешается учащимся, получившим положительные оценки по всем контрольным работам и имеющим зачет по лабораторным работам.

Методические указания

по выполнению контрольной работы

Пример 1.

Рассчитать и построить естественную и искусственные механические характеристики двигателя постоянного тока с независимым возбуждением. Сделать выводы об изменении величины угловой скорости.

Данные двигателя:

тип 2ПН 100 МУ4:

Искусственные характеристики построить: при ослаблении магнитного потока до 0,8 ф н; при уменьшении напряжения на якоре при помощи тиристорного регулятора до 0,5

Решение:

Так как механические характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения представляют прямые линии, то для их расчета и построения необходимо иметь координаты двух точек.

1. Определяем номинальный ток электродвигателя.

2. Определяем значение номинальной угловой скорости.

с-1

3. Определяем внутреннее сопротивление двигателя.

Ом.

4. Определяем значение произведения конструктивного коэффициента электродвигателя на магнитный поток

5. Определяем угловую скорость при идеальном холостом ходе при и Фн
.

с-1

6. Определяем номинальный момент электродвигателя

Нм

7. Для построения естественной механической характеристики получены следующие координаты:

1 точка, режим идеального холостого хода: М=0; W0
=354,8с-1

2 точка, номинальный режим: Мн
=6,36 Нм; с-1

8. Определяем угловую скорость идеального холостого хода при ослаблении магнитного потока

c-1

9. Определяем угловую скорость при ослаблении магнитного потока при номинальной нагрузке

c-1

10. Координаты для построения искусственной механической характеристики при ослаблении магнитного потока

1 точка: М=0; W0I
=443,5c-1

точка: Мн
=6,36 Нм; c-1

11. Определяем угловую скорость идеального холостого хода при уменьшении напряжения на якоре

c-1

12. Определяем угловую скорость при уменьшении напряжения на якоре при номинальной нагрузке

c-1

13. Координаты точек для построения искусственной характеристики при уменьшении напряжения на якоре

1 точка: М=0; w02
=177,4c-1

2 точка: Мн
=6,36; c-1

Для построения механических характеристик задаемся масштабом

по угловой скорости c-1

по моменту

Механические характеристики построены на рис.1

1 – естественная;

2 – искусственная при ослаблении магнитного потока;

3 – искусственная при уменьшении напряжения на якоре.

Рис.1

Выводы:

При ослаблении магнитного потока угловая скорость по отношению к номинальной увеличивается, а при уменьшении напряжения на якоре уменьшается. Определяем значение момента и мощности при регулировании.

1. Электромагнитный момент в номинальном режиме.

2. Коэффициент потерь.

3. Электромагнитный момент при ослаблении потока.

4. Момент на валу двигателя при номинальной нагрузке и ослаблении магнитного потока.

5. Мощность на валу при ослаблении магнитного потока

Рн.

Регулирование углов скорости происходит при постоянной мощности и переменном моменте. Аналогичным образом можно показать, что регулирование уменьшением напряжения на якоре происходит при постоянном моменте и переменной мощности.

Пример 2

Рассчитать мощность и выбрать электродвигатель для привода центробежного вентилятора. Для подключения электродвигателя к сети, рассчитать и выбрать сечение проводов. Сделать проверку проводов по потере напряжения. Для защиты двигателя от коротких замыканий выбрать автоматический выключатель и проверить сеть на условие защищаемости от токов к.з.

Данные для расчета:

Производительность вентилятора Q = 4м3
/с;

Давление Н = 95Н/м2
;

КПД вентилятора ηв
= 0,58

КПД передачи ηп
= 0,96

Коэффициент запаса К3
= 1,3

Длина проводов L = 50м

Условие среды В – Ia

способ прокладки проводов – в стальных трубах

Решение:

Расчетную мощность электродвигателя определяем по формуле

Ррасч
. = = = 0,88 кВт

По (Приложение 1) выбираем асинхронный трехфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А.

Условие выбора

Ррасч
./Рн
≥ 0,75

Рн
≥ Ррасч.

Технические данные электродвигателя:

4А80А6У3, Рн = 1,1кВт, н = 1420об/мин, Uн = 380В,

Iн = 2,36А, н = 0,78, cosφн = 0,81, Iпуск
/Iн = 5,

Мпуск
/Мн
= 2, Ммакс
/Мн = 2,2, 6Д2
= 0,129кг·м2

Условие выбора по мощности:

0,88/1,1 = 0,8 > 0,75 выполняется

Определяем расчетный ток электродвигателя

Iрасч
. = 2,11А

В соответствии с ПУЭ (с.565.6) для взрывоопасных зон классов В-I и В-Iа должны применяться провода и кабели с медными жилами.

По (Приложение 3) выбираем три провода марки ПРТ сечением 1,5мм2
с Iдл.доп
= 17А для прокладки в стальных трубах.

Условие выбора

Iдл.доп
= 17 > Iрасч
= 2,11А, где

Iдл.доп
– длительно допустимая токовая нагрузка на провод.

Для защиты электродвигателя от токов короткого замыкания по (Приложение 4) выбираем автоматический выключатель.

Условие выбора Iн.а.
≥ Iн

Iн.р.
≥ 1.25 Iн

Iмгн.сраб
. ≥ Iпуск
, где

Iн.а.
– номинальный ток автомата, А,

Iн.
– номинальный ток электродвигателя, А;

Iн.р.
– номинальный ток расцепителя, А;

Iмгн.сраб.
–значение тока мгновенного срабатывания (отсечки), А;

Iпуск.
– пусковой двигателя, А.

Определяем номинальный ток двигателя:

Iн
. = 2.64А

Определяем пусковой ток двигателя

Iпуск
= (Iпуск
/Iн
) ·Iн
= 5 ·2,64 = 13,2А

Технические данные автоматического выключателя серии АЕ – 2000

Iн.а.
= 10А; Uн
= 660В; Iн.р.
= 4А;

Iмгн.сраб.
= 12 · Iн.р.
= 39,6А;

Проверка условий выбора

Iн.а.
= 10 > Iн
= 2,64

Iн.р.
= 4 > 1,25·Iн
= 3,3

Iмгн.сраб.
= 39,6 > Iпуск
= 13,2

Проверяем выбранное сечение проводов по условию защищаемости от коротких замыканий.

Для автоматов АЕ-2000 (комбинированный расцепитель с возможностью регулирования тока установки)

Iдл.доп.
≥ Iн.р.
/1.5

I7 > 4/1,5 = 2,66 условие выполняется

ПРИМЕЧАНИЕ:

Для автоматов типа А3100, АК63, А3700 с комбинированным расцепителем и невозможностью регулирования тока уставки условие проверки

Iдл.доп
> Iн.р.

При наличии автомата только электромагнитного расцепителя

Iдл.доп.
≥ I
мгн.сраб
./4,5

Для сетей, требующих защиты от токов короткого замыкания и перегрузки

а) автомата АЕ-2000 Iдл.доп.
≥ Iн.р.

б) автоматы А3100, АК63, А3700, Iдл.доп.
≥ Iн.р.

Внутрицеховые сети напряжением до 1000 В должны проверены по потере напряжения. При этом расчетная потеря напряжения сравнивается с допустимой, которая по ПУЗ принимается ∆Uдоп.
= 5%

Определяем расчетную величину потери напряжения:

∆U% = (R · cos + x · sin), где

R – активное сопротивление участка сети, Ом;

R = Rо
·L; Rо
= L( ·S) – активное удельное сопротивление, Ом/км;

γ – удельная проводимость:

для меди γ = 50 См · м/мм2
;

для алюминия γ = 32 См · м/мм2

S – выбранное сечение провода,мм2

Rо
= 50/50 · 1,5 = 0,66Ом/км, R = 0,66 · 0,05 = 0,033Ом

х – индуктивное сопротивление участка сети, Ом;

х = хо
· L,

где хо
– удельное индуктивное сопротивление, Ом/км.

для кабельных линий хо
= 0,08 Ом/км;

для воздушных линий хо
= 0,4 Ом/км.

для кабельных линий хо
= 0,08 Ом/км;

для воздушных линий хо =
0,4 Ом/км;

х = 0,08 ·0,05 = 0,004Ом, sinφ = 0/58 соответствует cosφн = 0,81

∆U% = · (0,033 ·0,81 + 0,004 ·0,58) = 0,028%

∆U < Uдоп
.

Пример 3

Рассчитать мощность и выбрать электродвигатель для привода центробежного насоса. Для подключения электродвигателя к сети выбрать кабель. Сделать проверку кабеля по потере напряжения. Для защиты двигателя выбрать предохранители и проверить сеть на условие защищаемости.

Данные для расчета:

Производительность насоса Q = 50м3
/ч;

Высота напора Н = 60 м;

КПД насоса ηн
= 0.72;

КПД передачи ηп
= 0.95;

коэффициент запаса К3
= 1.2;

Плотность перекачиваемой

нефти (жидкости) γ =7448Н/м3
;

длина кабеля L = 95м;

способ прокладки в воздухе

режим пуска двигателя легкий

условие среды В-I

ПРИМЕЧАНИЕ:

плотности жидкостей:

вода азотная кислота бензин масло смазочное серная кислота соляная кислота

γ = 9800 Н/м3 ; γ = 11700 Н/м3 ; γ = 6860 Н/м3 ; γ = 8820 Н/м3 ; γ = 11760 Н/м3 ; γ = 10290 Н/м3 .

Решение
:

Расчетную мощность двигателя определяем по формуле

, где

Q необходимо измерить в м3
/с

= 10,88 кВт

По (Приложение I) выбираем асинхронный трехфазный электродвигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А.

Тип двигателя 4А132МЧУЗ, Рн
= 11 кВт; Uн
= 380 В; пн
=1460 об/мин; hн
=0,87; cos φн
=0,87; Iпуск
/Iн
=7,5; Мпуск
/Мн
=2,2; Ммакс
/Мн
=3; ВД2
=1,6 кг·м2
.

Условие выбора по мощности

Ррасч.
/Рп
= 10,88/11 = 0,98 > 0,75 выполняется

Определяем расчетный ток электродвигателя

Iрасч.
= = = 21,86 А

Так как среда В-I, то необходимо применять кабель с медными жилами.

По (Приложение 3) выбираем кабель ВРГ трехжильный, сечением S = 2,5 мм2
, Iдл. доп.
= 25 А

Условие выбора

Iдл. доп
= 25 > Iрасч
= 21,86

Для защиты электродвигателя от токов короткого замыкания по (Приложение 5) выбираем три предохранителя

Условие выбора

Iн. пр.
≥ Iн.

Iвс
≥ Iпуск
/α, где

α – коэффициент, зависящий от типа и материала плавкой вставки предохранителя и режима перезагрузки:

при легких условиях пуска α = 2,5;

при тяжелых условиях пуска α = 1,6-2

Определяем номинальный ток двигателя

Iн
= = = 22,1А

Определяем пусковой ток двигателя

Iпуск
= (Iпуск
/ Iн
)· Iн
= 7,5·22,1 = 165,75 А

При легком режиме работы

Iпуск
/ α = 165,75 /2,5 = 66,3 А

Выбираем предохранитель ПН-100, U = 380 В, Iн.пр.
= 100А > Iн.
= 22,1, Iвс
= 80А > Iпуск
/ α = 66,3

Проверяем выбранное сечение кабеля по условию защищаемости от коротких замыканий.

Условие проверки

Iвс
/Iдл.доп.
≤ Кз
, где Кз
– коэффициент, принимаемый равным:

К3
= 3 – для ответвлений к электродвигателям;

К3
= 1,5 – для магистральных и групповых линий питания силовых приемников;

К3
= 1 – для сетей электрического освещения

В данном случае К3
= 3, тогда 80/25 = 3,2 > 3, значит необходимое условие не выполняется, кабель при коротком замыкании перегреется. Поэтому следует выбрать предохранители ПН2-100 с Iвс
= 60 А; Ток плавкой вставки немного больше значения Iпуск
/ α и условие 60 / 25 = 2,4 < 3 выполняется.

Проверка кабеля по потере напряжения

·(R·cos φ + sin φ)

Ro
= L/γ · S = 95/50 · 2,5 = 0,76 Ом/км;

R = Ro
· L = 0,76·0,095 = 0,070 Ом

для кабельных линий хо
= 0,08 Ом/км;

х = Хо
· L = 0,08·0,095 = 0,0076 Ом

sinφ = 0,49 при cosφн
= 0,87

· (0,07·0,87+0,076·0,49) = 0,62 %

ΔU = 0,62 % < ΔUдоп.
= 5 %

Варианты заданий контрольной работы

В контрольной работе необходимо выполнить решение задач №1 и №2 и ответить на два вопроса.

Задача 1.
(варианты 01-40)

Для двигателя постоянного тока с независимым возбуждением рассчитать и построить естественную механическую характеристику и искусственные характеристики при ослаблении магнитного потока и уменьшении напряжения на якоре при помощи тиристорного регулятора.

Сделать вывод об изменении величины угловой скорости.

Объясните как изменится угловая скорость двигателя, если включать последовательно с якорем добавочные резисторы; шунтировать якорь резистором.

Данные для решения задачи в соответствии с вариантом приведены в таблице 1. Указание к решению задачи – пример 1.

Таблица 1

Номер варианта	Технические данные двигателя					Данные для искусств. характеристик
п/п	тип двиг.	Рн,кВт	Uн,В	пн, об/м		уменьшение U	ослабление ф
01		0,34	220	1000	0,6	0,6	0,8
02		0,34	110	1060	0,6	0,65	0,78
03		0,34	340	1000	0,6	0,55	0,73
04	2ПН90УЗ	0,55	110	1500	0,675	0,48	0,75
05		0,55	220	1500	0,675	0,42	0,82
06		0,55	340	1500	0,675	0,54	0,76
07		1,3	110	3150	0,78	0,6	0,7
08		1,3	220	3150	0,78	0,8	0,8
09		0,37	110	750	0,595	0,5	0,6
10		0,37	220	750	0,593	0,4	0,63
11		0,5	110	1000	0,66	0,45	0,68
12	2ПН100МУ4	0,5	220	1000	0,66	0,48	0,69
13		0,5	340	1060	0,66	0,52	0,72
14		0,75	110	1500	0,715	0,3	0,8
15		0,75	220	1500	0,715	0,35	0,75
16		0,75	340	1600	0,715	0,2	0,7 8
17		1,2	110	2120	0,765	0,33	0,75
18		1,2	220	2200	0,765	0,44	0,82
19		1,2	340	2200	0,765	0,52	0,72
20		2	110	3000	0,79	0,54	0,7
21		2	340	3000	0,79	0,3	0,6
22		1,5	110	1500	0,715	0,6	0,7
23	2ПН112МУ4	1,5	220	1500	0,715	0,62	0,73
24		1,5	340	1500	0,715	0,54	0,8
25		2,5	110	2120	0,765	0,42	0,75
26	2ПН112МУ4	2,5	220	2200	0,765	0,54	0,65
27		2,5	340	2200	0,765	0,36	0,71
28		3,6	110	3150	0,79	0,4	0,7
29		3,6	220	3000	0,79	0,41	0,71
30		3,6	340	3000	0,79	0,33	0,73
31		2,5	110	1000	0,73	0,4	0,7
32		2,5	220	1000	0,73	0,41	0,71
33		2,5	340	1000	0,73	0,42	0,72
34		4,0	110	1500	0,79	0,43	0,73
35	2ПН132МУ4	4,0	220	1500	0,79	0,44	0,74
36		4,0	340	1500	0,79	0,45	0,75
37		7,0	110	2200	0,83	0,46	0,76
38		7,0	220	2240	0,83	0,47	0,77
39		7,0	340	2240	0,83	0,48	0,78
40		10,5	340	3000	0,845	0,49	0,79

Задача 2.
(варианты 01-20)

Рассчитать мощность и выбрать электродвигатель для привода центробежного вентилятора.

Для подключения электродвигателя к сети рассчитать и выбрать сечение проводов. Сделать проверку проводов по потере напряжения. Для защиты двигателя выбрать автоматический выключатель и проверить сеть на условие защищаемости.

Данные для решения задачи в соответствии с вариантом приведены в таблице 2.

Указание к решению задачи – пример 2.

Таблица 2

Номер варианта	Q, м3 /с	Н, м	hв	hп	Условие среды	К3	L, м	Способ прокл. проводов	Требуемые виды защиты
01	2,2	70	0,56	0,95	В-Iа	1,5	60	в трубах	т.к.з
02	5	86	0,55	0,96	В-I	1,4	52	в трубах	т.к.з
03	6	92	0,56	0,96	В-I	1,35	46	в трубах	т.к.з
04	7	98	0,58	0,95	В-Ia	1,3	50	в трубах	т.к.з
05	6,5	102	0,56	0,94	В-I	1,3	34	в трубах	т.к.з
06	5,9	104	0,55	0,95	В-Ia	1,35	48	в трубах	т.к.з
07	10,2	105	0,54	0,96	В-I	1,42	51	в трубах	т.к.з
08	10,8	109	0,55	0,95	В-Ia	1,36	28	в трубах	т.к.з
09	11,5	110	0,52	0,94	В-I	1,34	39	в трубах	т.к.з
10	12	115	0,48	0,95	В-Ia	1,31	42	в трубах	т.к.з
11	13,5	117	0,52	0,96	В-I	1,29	51	в трубах	т.к.з
12	14	119	0,54	0,94	В-Ia	1,28	62	в трубах	т.к.з
13	15,2	120	0,53	0,94	В-I	1,31	52	в трубах	т.к.з
14	16	122	0,54	0,95	В-Ia	1,32	68	в трубах	т.к.з
15	17	124	0,52	0,96	В-Ia	1,35	55	в трубах	т.к.з
16	17,5	125	0,54	0,95	В-I	1,36	52	в трубах	т.к.з
17	18	130	0,51	0,95	В-Iб	1,28	55	открыто	т.к.з и перегрузки
18	19	136	0,52	0,96	В-Iг	1,32	62	открыто	т.к.з
19	21	140	0,55	0,95	В-Iг	1,3	42	в трубах	т.к.з и перегрузки
20	25	145	0,52	0,96	В-IIa	1,31	50	в трубах	т.к.з

Задача 2.
(варианты 21-40)

Рассчитать мощность и выбрать электродвигатель для привода центробежного насоса. Для подключения электродвигателя к сети выбрать кабель. Сделать проверку кабеля по потере напряжения. Для защиты двигателя от токов короткого замыкания выбрать предохранители и проверить сеть на условие защищаемости от токов короткого замыкания.

Данные для решения задачи в соответствии с вариантом приведены в таблице 3.

Указание к решению задачи – пример 3.

Таблица 3

Номер варианта	Q, м3 /ч	Н, м	hв	hп	К3	Перекачиваемая жидкость	L, м	Способ прокл.	Условие среды	Режим пуска
21	60	50	0,71	0,95	1,18	азотная кислота	85	в воздухе	В-Iб	легкий
22	65	55	0,73	0,96	1,21	вода	90	в земле	норм.	легкий
23	80	40	0,71	0,95	1,22	вода	102	в земле	норм.	легкий
24	85	42	0,69	0,96	1,18	серная кислота	82	в воздухе	В-Iа	тяжелый
25	90	60	0,7	0,95	1,2	вода	75	в земле	норм.	легкий
26	95	55	0,73	0,95	1,15	азотная кислота	80	в воздухе	В-Iб	тяжелый
27	105	70	0,71	0,96	1,2	вода	92	в земле	норм.	легкий
28	120	72	0,75	0,95	1,22	бензин	102	в воздухе	П-I	легкий
29	126	80	0,78	0,96	1,15	соляная кислота	84	в воздухе	В-Iг	тяжелый
30	130	85	0,75	0,95	1,2	азотная кислота	92	в воздухе	В-Iб	тяжелый
31	140	86	0,72	0,96	1,21	вода	81	в земле	норм.	легкий
32	145	88	0,73	0,95	1,25	вода	72	в земле	норм.	легкий
33	150	90	0,72	0,96	1,21	вода	55	в земле	норм.	легкий
34	152	90	0,71	0,95	1,22	азотная кислота	82	в воздухе	В-Iа	тяжелый
35	160	80	0,72	0,96	1,21	соляная кислота	95	в воздухе	В-Iа	тяжелый
36	172	80	0,69	0,95	1,18	азотная кислота	54	в воздухе	В-Iа	тяжелый
37	178	82	0,68	0,97	1,23	серная кислота	82	в воздухе	В-Iа	тяжелый
38	180	82	0,7	0,95	1,15	масло смазочное	52	в воздухе	В-Iа	тяжелый
39	182	83	0,73	0,96	1,16	бензин	62	в воздухе	В-Iа	легкий
40	153	90	0,71	0,95	1,16	бензин	72	в воздухе	В-Iа	легкий

Теоретические вопросы

Вариант	Вопросы		Вариант	Вопросы
1	1	31	21	21	31
2	2	32	22	22	32
3	3	33	23	23	33
4	4	34	24	24	34
5	5	35	25	25	35
6	6	36	26	26	36
7	7	37	27	27	37
8	8	38	28	28	38
9	9	39	29	29	39
10	10	40	30	30	40
11	11	41	31	1	41
12	12	42	32	2	42
13	13	43	33	3	43
14	14	44	34	4	44
15	15	45	35	5	45
16	16	46	36	6	46
17	17	47	37	7	47
18	18	48	38	8	48
19	19	49	39	9	49
20	20	50	40	10	50

Контрольные И экзаменационные вопросы

по дисциплине: «Электроснабжение предприятий и электропривод»

1. Дайте понятие о системах электроснабжения, их видах, составе.

2. Перечислите электрические параметры электроэнергетических систем. Охарактеризуйте режимы работы энергетических систем.

3. Напряжение электрических сетей. Виды, значения.

4. Управление электроэнергетическими системами, понятие о графиках электрических нагрузок.

5. Дайте понятие об организации взаимоотношений между энергосистемой и потребителями.

6. Назначение и типы электрических станций, режимы их работы.

7. Структурные схемы передачи электрической энергии потребителям. Изобразите пример схемы, опишите элементы и принцип действия.

8. Типы станций и подстанций, их назначение и особенности.

9. Силовые трансформаторы, автотрансформаторы и преобразовательные агрегаты. Их назначение, виды, основные элементы конструкции.

10. Коммутационная аппаратура напряжением выше 1кВ. Виды, назначение, особенности конструкции.

11. Разъединители, отделители, короткозамыкатели, изоляторы и шины распределительных устройств напряжением выше 1 кВ. Виды, назначение, особенности конструкции.

12. Коммутационные аппараты напряжением до 1 кВ. Виды, назначение, особенности конструкции.

13. Цеховые трансформаторные подстанции. Принципы компоновки и размещения, комплектные распределительные устройства, комплектные трансформаторные подстанции. Назначение и классификация, конструктивное исполнение.

14. Дайте общие сведения о силовом и осветительном электрическом оборудовании напряжением до 1 кВ.

15. Расскажите об альтернативных электрических станциях и направлениях развития электрического снабжения.

16. Дайте понятие об основных параметрах электроприемников, режимах их работы, степени бесперебойности электроснабжения.

17. Дайте понятие о видах электроосвещения, их применяемости.

18. расскажите об устройстве и конструктивном выполнении электрических сетей. Их основные элементы, виды схем.

19. дайте понятие о воздушных линиях, виды проводов, изометоров, опор, их применяемость.

20. Дать понятие кабельных линий, конструкций кабелей, способов прокладки кабелей.

21. Дать понятие токопроводов напряжением 6-35 кВ, назначение, применяемость.

22. Дать понятие о конструктивном выполнении цеховых сетей напряжением до 1 кВ.

23. Дать понятие о основных видах защиты от короткого замыкания.

24. Дать понятие о основных видах защиты от токов перегрузки и от перенапряжения.

25. Перечислите и охарактеризуйте защиту плавкими предохранителями.

26. Перечислите и охарактеризуйте защиту автоматическими предохранителями.

27. Перечислите и охарактеризуйте защиту кабельных линий.

28. Перечислите и охарактеризуйте защиту трансформаторов напряжения.

29. Перечислите и охарактеризуйте защиту асинхронных электродвигателей до 1 кВ.

30. Дайте понятие релейной защиты и автоматики. Назначение, основные требования и принципы действия.

31. Дать понятие о видах электрических проводов и классификации.

32. Дать понятие уравнения движения электропривода и его видах.

33. Дать понятие о приведении статических и динамических моментов к валу двигателя.

34. Приведите пример схемы включения двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Укажите его статические характеристики.

35. Укажите способы пуска двигателя постоянного тока, охарактеризуйте их.

36. Кажите способы регулирования частоты вращения двигателя постоянного тока, охарактеризуйте их.

37. Приведите пример схемы включения двигателя постоянного тока последовательного возбуждения. Укажите его статические характеристики.

38. Укажите способы торможения двигателя постоянного тока, охарактеризуйте их.

39. Приведите пример схемы включения асинхронного двигателя. Укажите его статические характеристики.

40. Виды асинхронных двигателей: с фазным и короткозамкнутым ротором. Охарактеризуйте их конструкцию.

41. Укажите способы запуска асинхронных двигателей. Охарактеризуйте их.

42. Укажите способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей. Охарактеризуйте их.

43. Укажите способы торможения асинхронных двигателей. Охарактеризуйте их.

44. Виды синхронных двигателей. Охарактеризуйте вентильные и шаговые двигатели.

45. Приведите пример включения синхронного двигателя. Укажите статические характеристики его.

46. Укажите способы запуска синхронных двигателей. Охарактеризуйте их.

47. Укажите способы регулирования частоты вращения синхронных двигателей. Охарактеризуйте их.

48. Укажите способы торможения синхронных двигателей. Охарактеризуйте их.

49. Охарактеризуйте потери энергии и мощности в установившемся и переходных режимах, КПД. Коэффициент мощности.

50. Охарактеризуйте критерии выбора двигателей.

Примерные критерии и показатели

оценки результатов учебной деятельности учащихся

Отметка в баллах	Показатели оценки
1 (один)	Узнавание отдельных объектов изучения программного учебного материала, предъявленных в готовом виде (фактов, терминов, понятий, формулировок); наличие многочисленных существенных ошибок, исправляемых с непосредственной помощью преподавателя
2 (два)	Различение объектов изучения программного учебного материала, предъявленных в готовом виде, систем электроснабжения оборудования (электромашин, электроэлементов, трансформаторов и т.д.); осуществление соответствующих практических действий (подключение стендов, приборов и т.д); наличие существенных ошибок, исправляемых с непосредственной помощью преподавателя
3 (три)	Воспроизведение части программного материала по памяти (фрагментарный пересказ и перечисление основных аппаратов и машин, принципов электроснабжения); осуществление умственных и практических действий по образцу (проведение измерений, сборка схем по образцу, решение задач 1 уровня и т.д.); наличие отдельных существенных ошибок
4 (четыре)	Воспроизведение большей части программного учебного материала (описание с элементами объяснения конструкции ЭО и принципов электроснабжения и работы электропривода и т.д.); применение знаний в знакомой ситуации по образцу (сборка схем, проведение измерений, решение задач 3 уровня и т.д.); наличие единичных существенных ошибок
5 (пять)	Осознанное воспроизведение большей части программного учебного материала (описание конструкции различных ЭП с объяснением принципов их работы и электроснабжения и т.д); применение знаний в знакомой ситуации по образцу (сборка схем, проведение измерений, решение задач 3 уровня и т.д.); наличие несущественных ошибок
6 (шесть)	Полное знание и осознанное воспроизведение всего программного учебного материала; владение программным учебным материалом в знакомой ситуации (описание и объяснение конструкции ЭО и принципов работы электропривода и электроснабжения, выявление и обоснование основных отличий и признаков и т.д., выполнение заданий по образцу, на основе предписаний методических указаний и т.д.); наличие несущественных ошибок
7 (семь)	Полное, прочное знание и воспроизведение программного учебного материала; владение программным учебным материалом в знакомой ситуации (развернутое описание и объяснение принципов электроснабжения, схем привода, объяснение их работы, раскрытие сущности процессов, происходящих в схемах, формулирование выводов и т.д., недостаточно самостоятельное выполнение заданий по лабораторным работам и расчету задач 4 уровня); наличие единичных несущественных ошибок
8 (восемь)	Полное, прочное, глубокое знание и воспроизведение программного учебного материала; оперирование программным учебным материалом в знакомой ситуации (развернутое описание электроснабжения и объяснение схем привода, объяснение их работы, раскрытие сущности процессов, происходящих в приводе, формулирование выводов, самостоятельное выполнение заданий по лабораторным работам и расчету задач 4 уровня); наличие единичных несущественных ошибок
9 (девять)	Полное, прочное, глубокое, системное знание программного учебного материала; оперирование программным учебным материалом в частично измененной ситуации (применение и синтез схем, выдвижение предположений и гипотез при изучении нового материала и т.д., решение задач 3 уровня и т.д., наличие действий и операций творческого характера для выполнения заданий)
10 (десять)	Свободное оперирование программным учебным материалом; применение знаний и умений в незнакомой ситуации (самостоятельные действия по описанию, объяснению в лабораторных работах, выполнение творческих работ по изучаемой дисциплине)

Приложение 1

Технические данные электродвигателей серии 4А

Номинальное напряжение, Н
=380 В

Приложение 2

Технические данные проводов и кабелей на напряжение до 1кВ с алюминиевыми жилами при окружающей температуре воздуха 25о
С

Приложение 3

Технические данные проводов и кабелей на напряжение до 1 кВ с медными жилами при окружающей температуре воздуха 25о
С

Приложение 4

Технические данные автоматических выключателей допустимое напряжение до 660 В

Приложение 5

Технические данные предохранителей