POLITECHNIKA ŁÓDZKA

WYDZIAŁ ELEKTROTECHNIKI I ELEKTRONIKI

INSTYTUT ELEKTROENERGETYKI

PROJEKT

INSTALACJI ELEKTRYCZNEJ

I OŚWIETLENIA

PROWADZĄCY: WYKONAŁ: Dr inż. A.Wędzik Michał Mosiński

nr albumu: 85141

spec. Elektroenergetyka

Spis treści:

1. Zakres projektu

1. Zakres projektu

Należy wykonać projekt instalacji siły i światła dla pomieszczenia produkcyjnego zakładu przemysłowego.

2. Dane

1. Górne znamionowe napięcie zasilające: U_GN = 15kV;

2. Dolne znamionowe napięcie zasilające: U_DN = 0,4kV;

3. Moc zwarciowa po stronie górnego napięcia: S_ZW = 100MVA;

4. Obciążenie maksymalne stacji zasilającej: P_MAX = 700kW;

5. Odległość ściany budynku od rozdzielni głównej nn

(długość trasy linii zasilającej): l = 50m;

6. Charakterystyka obciążenia oddziału produkcyjnego

• współczynnik mocy: cosϕ = 0,74;

• współczynnik zapotrzebowania: k_Z = 0,48;

7. Charakterystyka pomieszczenia produkcyjnego

Zakład przemysłu poligraficznego - sortownia (plan pomieszczenia w skali 1: 200)

• wymagany poziom natężenia oświetlenia: E_śr = 500lx;

• współczynnik odbicia od ścian: ρ_sc = 0,3;

• współczynnik odbicia od sufitu: ρ_su = 0,5;

• wysokość pomieszczenia: h = 5m;

8. Odbiorniki:

• silniki indukcyjne zwarte.

3. Szczegółowy zakres projektu

1. Instalacja siły

1. Wybór liczby i usytuowania rozdzielni oddziałowych RO;

2. Plan instalacji siły;

3. Dobór transformatora;

4. Dobór linii zasilających RO wraz z zabezpieczeniami;

5. Dobór aparatury w polu rozdzielni głównej niskiego napięcia;

6. Dobór przewodów, zabezpieczeń i osprzętu obwodów odbiorczych;

7. Projekt rozdzielni oddziałowej;

8. Sprawdzenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej;

9. Zestawienie materiałów dla instalacji siłowej;

10. Rysunki:

1. schemat ideowy instalacji siłowej;

2. plan instalacji siłowej;

3. schemat rozdzielnicy oddziałowej.

2. Instalacja oświetlenia

1. Wybór mocy i liczby punktów świetlnych;

2. Wybór rodzaju opraw oświetleniowych i ich rozmieszczenia;

3. Plan rozmieszczenia opraw oświetleniowych.

4. Dobór transformatora

Dane:

• U_GN = 15kV;

• U_DN = 0,4kV;

• P_MAX = 700kW;

• cosϕ = 0,74;

• k_Z = 0,48.

Moc pozorna transformatora:

Dobieram transformator typu TOc 500/15 firmy Emit S.A. o następujących danych znamionowych:

• S_N = 500kVA;

• U_GN = 15,75kV;

• U_DN = 0,4kV;

• Grupa połączeń Dyn5;

• U_Z% = 5%;

• Straty jałowe ΔP_j = 1,1kW;

• Straty obciążeniowe ΔP_n = 5,5kW;

• Prąd stanu jałowego I_o% = 1,4%

5. Dobór okablowania

Wszystkie przykładowe obliczenia zostały wykonane dla rozdzielni RO1, która zasila 5 obwodów oznaczonych w tabeli od nr 1 do 5.

5.1. Dobór okablowania ze względu na obciążenie długotrwałe.

Podstawowym kryterium doboru kabli jest spełnienie następującej zależności:

gdzie:

• I_Z - obciążalność długotrwała przewodu;

• I'_Z - skorygowana obciążalność długotrwała przewodu;

• k_g - współczynnik korygujący obciążalność długotrwałą przewodu (zależny od sposobu prowadzenia przewodów);

• I_Bm - prąd obliczeniowy w obwodzie.

Obwód 1 zasilający odbiornik nr 96:

Prąd obliczeniowy w obwodzie: I_Bm = 5,3A.

Dobieram przewód YDYżo 5x1,5mm² (I_Z = 17,5), który jest prowadzony w wentylowanym kanale kablowym w podłodze wraz z 4 innymi (k_g = 0,6).

I'_Z = 17,5⋅0,6 = 10,5A

10,5A > 5,3A

Obwód 2 zasilający odbiornik nr 97:

Prąd obliczeniowy w obwodzie: I_Bm = 4,7A.

Dobieram przewód YDYżo 5x1,5mm² (I_Z = 17,5), który jest prowadzony w wentylowanym kanale kablowym w podłodze wraz z 4 innymi (k_g = 0,6).

I'_Z = 17,5⋅0,6 = 10,5A

10,5A > 4,7A

Obwód 3 zasilający odbiornik nr 101:

Prąd obliczeniowy w obwodzie: I_Bm = 2,2A.

Dobieram przewód YDYżo 5x1,5mm² (I_Z = 17,5), który jest prowadzony w wentylowanym kanale kablowym w podłodze wraz z 4 innymi (k_g = 0,6).

I'_Z = 17,5⋅0,6 = 10,5A

10,5A > 2,2A

Obwód 4 zasilający odbiorniki nr 98 i 99:

Prąd obliczeniowy w obwodzie: I_Bm = 2⋅4,7A = 9,4A.

Dobieram przewód YDYżo 5x1,5mm² (I_Z = 17,5), który jest prowadzony w wentylowanym kanale kablowym w podłodze wraz z 4 innymi (k_g = 0,6).

I'_Z = 17,5⋅0,6 = 10,5A

10,5A > 9,4A

Obwód 5 zasilający odbiornik nr 100:

Prąd obliczeniowy w obwodzie: I_Bm = 15A.

Dobieram przewód YDYżo 5x4mm² (I_Z = 32), który jest prowadzony w wentylowanym kanale kablowym w podłodze wraz z 4 innymi (k_g = 0,6).

I'_Z = 32⋅0,6 = 19,2A

19,2A > 15A

5.1.1 Dobór kabla zasilającego dla rozdzielni RO1

Wypadkowe obciążenie w rozdzielni RO1 jest sumą obciążeń wszystkich zainstalowanych w niej odbiorników.

Wypadkowy prąd rozdzielni RO1:

gdzie:

I_Bi - prądy w poszczególnych obwodach rozdzielnicy

I_B1 = 5,3A

I_B2 = 4,7A

I_B3 = 2,2A

I_B4 = 9,4A

I_B5 = 15A

Do zasilania tej rozdzielnicy dobieram kabel YDYżo 5x16mm² (I_Z=76A), który jest prowadzony w korytkach instalacyjnych na ścianach wraz z kablami zasilającymi rozdzielnię RO4 i rozdzielnię Roś (k_g = 0,7). W przypadku tym zachodzi konieczność dodatkowej korekcji k = 0.8 ze względu na długość korytka przekraczającą 1m.

I'_Z = 76⋅0,7⋅0,8 = 42,56A

42,56A > 36,6A

5.1.2 Dobór kabla zasilającego dla rozdzielni RO2

Wypadkowe obciążenie w rozdzielni RO2 jest sumą obciążeń wszystkich zainstalowanych w niej odbiorników.

Wypadkowy prąd rozdzielni RO2:

gdzie:

I_Bi - prądy w poszczególnych obwodach rozdzielnicy

I_B1 = 2,8A

I_B2 = 1,4A

I_B3 = 2,2A

I_B4 = 5,3A

I_B5 = 2,3A

I_B6 = 2,2A

I_B7 = 1,4A

I_B8 = 2,3A

I_B9 = 4,7A

I_B10 = 5,3A

I_B11 = 6,7A

Do zasilania tej rozdzielnicy dobieram kabel YDYżo 5x16mm² (I_Z=76A), który jest prowadzony w korytkach instalacyjnych na ścianach wraz z kablem zasilającym rozdzielnię RO3 (k_g = 0,8). W przypadku tym zachodzi konieczność dodatkowej korekcji k = 0.8 ze względu na długość korytka przekraczającą 1m.

I'_Z = 76⋅0,8⋅0,8 = 48,64A

48,64A > 36,6A

5.1.3 Dobór kabla zasilającego dla rozdzielni RO3

Wypadkowe obciążenie w rozdzielni RO3 jest sumą obciążeń wszystkich zainstalowanych w niej odbiorników.

Wypadkowy prąd rozdzielni RO3:

gdzie:

I_Bi - prądy w poszczególnych obwodach rozdzielnicy

I_B1 = 4,1A

I_B2 = 4,1A

I_B3 = 5,3A

I_B4 = 9A

Do zasilania tej rozdzielnicy dobieram kabel YDYżo 5x6mm² (I_Z=41A), który jest prowadzony w korytkach instalacyjnych na ścianach wraz z kablem zasilającym rozdzielnię RO2 (k_g = 0,8). W przypadku tym zachodzi konieczność dodatkowej korekcji k = 0.8 ze względu na długość korytka przekraczającą 1m.

I'_Z = 41⋅0,8⋅0,8 = 26,24A

26,24A > 22,5A

5.1.4 Dobór kabla zasilającego dla rozdzielni RO4

Wypadkowe obciążenie w rozdzielni RO4 jest sumą obciążeń wszystkich zainstalowanych w niej odbiorników.

Wypadkowy prąd rozdzielni RO4:

gdzie:

I_Bi - prądy w poszczególnych obwodach rozdzielnicy

I_B1 = 2,2A

I_B2 = 2,2A

Do zasilania tej rozdzielnicy dobieram kabel YDYżo 5x1,5mm² (I_Z=17,5A), który jest prowadzony w korytkach instalacyjnych na ścianach wraz z 2 kablami zasilającymi rozdzielnię RO1 i rozdzielnię Roś (k_g = 0,7). W przypadku tym zachodzi konieczność dodatkowej korekcji k = 0.8 ze względu na długość korytka przekraczającą 1m.

I'_Z = 17,5⋅0,7⋅0,8 = 9,8A

9,8A > 4,4A

5.1.5 Dobór kabla zasilającego dla rozdzielni głównej RG

Wypadkowe obciążenie w rozdzielni głównej RG jest sumą obciążeń wszystkich zainstalowanych w niej rozdzielni oddziałowych i rozdzielni oświetleniowej.

Wypadkowy prąd rozdzielni RG:

gdzie:

I_i - prądy poszczególnych rozdzielni oddziałowych i rozdzielni oświetleniowej

I_RO1 = 36,6A

I_RO2 = 36,6A

I_RO3 = 22,5A

I_RO4 = 4,4A

I_Roś = 40,43A

Do zasilania rozdzielni głównej dobieram kabel YDYżo 5x70mm² (I_Z=151A), który jest prowadzony w ziemi na głębokości 1m.

I'_Z = 151A

151A > 140,53A

5.2 Dobór przewodów ze względu na dopuszczalny spadek napięcia

Zgodnie z obowiązującymi normami całkowity procentowy spadek napięcia dla odbiorców przemysłowych na odcinku rozdzielnica główna - odbiornik nie może przekraczać 8%. Dopuszczalny spadek dla linii zasilającej rozdzielnicę główną ze stacji transformatorowej nie powinien przekraczać 5%, natomiast dynamiczne spadki napięć nie powinny być większe niż 15% jeżeli rozruch silników nie jest zbyt częsty.

Obliczeń dokonujemy na podstawie następujących zależności:

• statyczny procentowy spadek napięcia:

• dynamiczny procentowy spadek napięcia:

Przykłady obliczeń zostały dokonane dla rozdzielnicy oddziałowej R01, która zasila obwody nr 1-5.

Obwód 1 zasilający odbiornik nr 96:

Dane:

l = 17m

S = 1,5mm²

P = 2,6kW

I_rm = 24,91A

*_Cu = 57 m/Ωmm²

Zatem:

Obwód 2 zasilający odbiornik nr 97:

Dane:

l = 19m

S = 1,5mm²

P = 2,2kW

I_rm = 33,37A

*_Cu = 57 m/Ωmm²

Zatem:

Obwód 3 zasilający odbiornik nr 101:

Dane:

l = 17m

S = 1,5mm²

P = 0,63kW

I_rm = 8,14A

*_Cu = 57 m/Ωmm²

Zatem:

Obwód 4 zasilający odbiorniki nr 98 i 99:

Dane:

Ponieważ odbiorniki te pracują grupowo konieczne jest określenie następujących wielkości:

• długość zastępcza obwodu:
  

• moc przyłączona do obwodu:
  

• maksymalna wartość prądu rozruchowego występującego w obwodzie:

S = 1,5mm²

*_Cu = 57 m/Ωmm²

Zatem:

Obwód 5 zasilający odbiornik nr 100:

Dane:

l = 10m

S = 4mm²

P = 7kW

I_rm = 109,5A

*_Cu = 57 m/Ωmm²

Zatem:

5.2.1 Sprawdzenie spadków napięć na kablu zasilającym rozdzielnię RO1

Obliczeń dokonujemy na podstawie następujących zależności:

• statyczny procentowy spadek napięcia:

gdzie: I_RO =
- to suma prądów odbiorników zainstalowanych w danej rozdzielnicy

• dynamiczny procentowy spadek napięcia:

gdzie: I - to suma prądów rozruchowych wszystkich silników zasilanych z danej rozdzielni (przypadek skrajny).

Dane:

l = 46m

S = 16mm²

I_RO1 = 36,6A

I = 24,91 + 33,37 + 8,14 + 33,37 + 33,37 + 109,5 = 242,66A

*_Cu = 57 m/Ωmm²

Zatem:

5.2.2 Sprawdzenie spadków napięć na kablu zasilającym rozdzielnię RO2

Dane:

l = 72m

S = 16mm²

I_RO2 = 36,6A

I = 4,13 + 4,13 + 4,13 + 8,14 + 24,91 + 12,42 + 8,14 + 4,13 + 12,42 + 33,37 + 24,91 + 32,83 = 173,7A

*_Cu = 57 m/Ωmm²

Zatem:

5.2.3 Sprawdzenie spadków napięć na kablu zasilającym rozdzielnię RO3

Dane:

l = 38m

S = 6mm²

I_RO3 = 22,5A

I = 18,45 + 18,45 + 24,91 + 53,1 = 114,9A

*_Cu = 57 m/Ωmm²

Zatem:

5.2.4 Sprawdzenie spadków napięć na kablu zasilającym rozdzielnię RO4

Dane:

l = 81m

S = 1,5mm²

I_RO4 = 4,4A

I = 8,58 + 8,58 = 17,16A

*_Cu = 57 m/Ωmm²

Zatem:

5.2.4 Sprawdzenie spadków napięć na kablu zasilającym rozdzielnię główną

Dane:

l = 50m

S = 70mm²

I_RG = 140,53A

I = 243 + 173,7 + 114,9 + 17,16 = 548,76

*_Cu = 57 m/Ωmm²

Zatem:

5.2.5 Sprawdzanie maksymalnych dopuszczalnych spadków napięć dla odbiornika nr 100 w rozdzielni RO1

Wypadkowy spadek napięcia dla tego odbiornika jest równy sumie spadków napięcia na:

- przewodzie zasilającym odbiór: *U_% = 0,192%

- kablu zasilającym rozdzielnię RO1: *U_RO1% = 0,46%

- kablu zasilającym rozdzielnię RG: *U_RG% = 0,44%

zatem:

*U_100% = *U_% + *U_RO1% + *U_RG% = 0,192 + 0,46 + 0,44 = 1,092% < 8%

Nierówność powyższa jest spełniona więc nie jest konieczna żadna korekta średnicy przewodów.

Wypadkowy dynamiczny spadek napięcia dla tego odbiornika jest równy sumie spadków napięcia na:

- przewodzie zasilającym odbiór: *U_% = 1,2%

- kablu zasilającym rozdzielnię RO1: *U_RO1% = 3,06%

- kablu zasilającym rozdzielnię RG: *U_RG% = 1,72%

zatem:

*U_100% = *U_% + *U_RO1% + *U_RG% = 1,2 + 3,06 + 1,72 = 5,98% < 15%

Nierówność powyższa jest spełniona więc nie jest konieczna żadna korekta średnicy przewodów.

5.3 Obliczenia prądów zwarciowych

5.3.1 Prąd zwarciowy przy zwarciu na szynach rozdzielni nn

Reaktancja zastępcza sieci:

Parametry transformatora:

Prąd początkowy przy trójfazowym zwarciu symetrycznym można wyznaczyć z zależności:

gdzie:

• c - współczynnik napięciowy (dla U_n = 400V c=1);

• Z_k - impedancja pętli zwarciowej
  .

R_k = R_T = 3,52mΩ

X_k = X_Q + X_T = 1,8 + 15,6 = 17,4mΩ

Prąd udarowy:

gdzie: k - współczynnik udaru wynikający ze stosunku

zatem:

5.3.2 Prąd zwarciowy przy zwarciu w linii zasilającej rozdzielnię główną

Rezystancja kabla:

Reaktancja zastosowanego kabla:

Stąd:

R_k = R_T + R_RG = 3,52 + 12,53 = 16,05mΩ

X_k = X_Q + X_T + X_RG = 1,8 + 15,6 + 3,5 = 20,9mΩ

Prąd udarowy:

zatem:

5.3.3 Prąd zwarciowy przy zwarciu w linii zasilającej rozdzielnię RO1

Rezystancja kabla:

Reaktancja kabla:

Stąd:

R_k = R_T + R_RG + R_RO1 = 3,52 + 12,53 + 50,44 = 66,49mΩ

X_k = X_Q + X_T + X_RG + X_RO1 = 1,8 + 15,6 + 3,5 + 3,22 = 24,12mΩ

Prąd udarowy:

5.3.4 Prąd zwarciowy przy zwarciu w linii zasilającej rozdzielnię RO2

Rezystancja kabla:

Reaktancja kabla:

Stąd:

R_k = R_T + R_RG + R_RO2 = 3,52 + 12,53 + 78,95 = 95mΩ

X_k = X_Q + X_T + X_RG + X_RO2 = 1,8 + 15,6 + 3,5 + 5,04 = 25,94mΩ

Prąd udarowy:

5.3.5 Prąd zwarciowy przy zwarciu w linii zasilającej rozdzielnię RO3

Rezystancja kabla:

Reaktancja kabla:

Stąd:

R_k = R_T + R_RG + R_RO3 = 3,52 + 12,53 + 111,1 = 127,15mΩ

X_k = X_Q + X_T + X_RG + X_RO3 = 1,8 + 15,6 + 3,5 + 2,66 = 23,56mΩ

Prąd udarowy:

5.3.6 Prąd zwarciowy przy zwarciu w linii zasilającej rozdzielnię RO4

Rezystancja kabla:

Reaktancja kabla:

Stąd:

R_k = R_T + R_RG + R_RO4 = 3,52 + 12,53 + 947,37 = 963,4mΩ

X_k = X_Q + X_T + X_RG + X_RO4 = 1,8 + 15,6 + 3,5 + 5,67 = 26,57mΩ

Prąd udarowy:

5.3.7 Prąd zwarciowy przy zwarciu w linii zasilającej odbiornik nr 101

Obliczeń dokonano bez uwzględnienia impedancji własnej silnika.

Rezystancja kabla:

Reaktancja kabla:

Stąd:

R_k = R_T + R_RG + R_RO1 + R₁₀₁ = 3,52 + 12,53 + 50,44 + 199 = 265,49mΩ

X_k = X_Q + X_T + X_RG + X_RO1 + X₁₀₁ = 1,8 + 15,6 + 3,5 + 3,22 + 1,19 = 25,31mΩ

Prąd udarowy:

6. Dobór zabezpieczeń

6.1 Dobór wyłączników silnikowych

Do zabezpieczenia silników zastosowano wyłączniki z wyzwalaczami termicznymi i elektromagnetycznymi typu M 250 firmy Fael. Wyłączniki umieszczono w obudowie typu GJ M 250 firmy Fael i zamontowano przy urządzeniach.

Silnik nr 96:

Prąd pobierany przez silnik: I_N=5,3A

Dobieram wyłącznik silnikowy M 250 6,3 o następujących danych znamionowych:

• napięcie znamionowe izolacji: U_i=690V∼;

• napięcie znamionowe łączeniowe: U_e=400V;

• prąd znamionowy: I_N=6,3A;

• znamionowa zwarciowa zdolność łączeniowa: I_w=6kA.

Dobór nastaw wyzwalaczy termicznych:

I_N=5,3A

I_nast.=1,05⋅I_N=1,05⋅5,3=5,57A

Sprawdzenie progu zadziałania wyzwalacza elektromagnetycznego:

I_kW>I_rn

gdzie: I_kW -prąd zadziałania wyzwalacza zwarciowego; dla M250 wynosi on

14-krotność prądu znamionowego; I_rn- prąd rozruchowy.

I_kW=14⋅I_N=14⋅5,3=74,2A

I_rn=24,91A

74,2>24,91

Oznacza to, że warunek ten jest spełniony dla tak dobranego zabezpieczenia.

Silnik nr 97,98,99:

Prąd pobierany przez silnik: I_N=4,7A

Dobieram wyłącznik silnikowy M 250 6,3 o danych znamionowych jw.

Dobór nastaw wyzwalaczy termicznych:

I_N=4,7A

I_nast.=1,05⋅I_N=1,05⋅4,7=4,94A

Sprawdzenie progu zadziałania wyzwalacza elektromagnetycznego:

I_kW>I_rn

gdzie: I_kW -prąd zadziałania wyzwalacza zwarciowego; dla M250 wynosi on

14-krotność prądu znamionowego; I_rn- prąd rozruchowy.

I_kW=14⋅I_N=14⋅4,7=65,8A

I_rn=33,37A

65,8>33,37

Oznacza to, że warunek ten jest spełniony dla tak dobranego zabezpieczenia.

Silnik nr 101:

Prąd pobierany przez silnik: I_N=2,2A

Dobieram wyłącznik silnikowy M 250 2,5 o następujących danych znamionowych:

• napięcie znamionowe izolacji: U_i=690V∼;

• napięcie znamionowe łączeniowe: U_e=400V;

• prąd znamionowy: I_N=2,5A;

• znamionowa zwarciowa zdolność łączeniowa: I_w=6kA.

Dobór nastaw wyzwalaczy termicznych:

I_N=2,2A

I_nast.=1,05⋅I_N=1,05⋅2,2=2,31A

Sprawdzenie progu zadziałania wyzwalacza elektromagnetycznego:

I_kW>I_rn

gdzie: I_kW -prąd zadziałania wyzwalacza zwarciowego; dla M250 wynosi on

14-krotność prądu znamionowego; I_rn- prąd rozruchowy.

I_kW=14⋅I_N=14⋅2,2=30,8A

I_rn=8,14A

30,8>8,14

Oznacza to, że warunek ten jest spełniony dla tak dobranego zabezpieczenia.

Silnik nr 100:

Prąd pobierany przez silnik: I_N=15A

Dobieram wyłącznik silnikowy M 250 20 o następujących danych znamionowych:

• napięcie znamionowe izolacji: U_i=690V∼;

• napięcie znamionowe łączeniowe: U_e=400V;

• prąd znamionowy: I_N=20A;

• znamionowa zwarciowa zdolność łączeniowa: I_w=6kA.

Dobór nastaw wyzwalaczy termicznych:

I_N=15A

I_nast.=1,05⋅I_N=1,05⋅15=15,75A

Sprawdzenie progu zadziałania wyzwalacza elektromagnetycznego:

I_kW>I_rn

gdzie: I_kW -prąd zadziałania wyzwalacza zwarciowego; dla M250 wynosi on

14-krotność prądu znamionowego; I_rn- prąd rozruchowy.

I_kW=14⋅I_N=14⋅15=210A

I_rn=109,5A

210>109,5

Oznacza to, że warunek ten jest spełniony dla tak dobranego zabezpieczenia.

6.2 Dobór wyłączników samoczynnych

Jako wyłączniki samoczynne zastosowane zostały wyłączniki typu S 193 i S 194 produkcji zakładów FAEL .

Obwód 1 zasilający odbiornik nr 96:

Prąd w obwodzie I_Bm = 5,3A

Dobrany został wyłącznik nadprądowy typu S 193 o następujących parametrach:

• U_n = 400V;

• I_n = 8A;

• I_Cu = 6kA

Charakterystyka typu C

Kryteria doboru:

1. I_Bm ≤ I_{N term} ≤ I'_Z

2. I₂ ≤ 1,45⋅I'_Z

zatem:

I_{N term} = 8A

I'_Z = 10,5A

I₂ = 1,45⋅I_{N term} = 1,45⋅8 = 11,6A

1,45⋅I'_Z = 1,45⋅10,5 = 15,225A

5,3A ≤ 8A ≤ 10,5A

11,6A ≤ 15,225A

Ponieważ bezzwłoczne zadziałanie wyzwalacza elektromagnetycznego (charakterystyka C) występuje w zakresie prądów (5÷10)⋅I_n zatem najmniejsza wartość prądu powodująca zadziałanie wyzwalacza wynosi I_min = 5⋅8A = 40A podczas gdy znamionowy prąd rozruchowy tego silnika wynosi I_rm = 24,91A zatem:

I_min > I_rm

40A>24,91A

Dla tego typu wyłącznika można przyjąć że czas wyłączenia zwarcia t_wył <10ms,

zatem musi być spełniona zależność:

t_wył < t_p

gdzie: t_p - maksymalny czas przez jaki może płynąć prąd zwarciowy w obwodzie aby nie przekroczyć dopuszczalnej wartości temperatury przewodu.

gdzie: k=115 ( dla przewodów miedzianych w izolacji z PCV )

zatem:

10ms<39,6ms

co świadczy o poprawności doboru.

Obwód 2 zasilający odbiornik nr 97:

Prąd w obwodzie I_Bm = 4,7A

Dobrany został wyłącznik nadprądowy typu S 193 o następujących parametrach:

• U_n = 400V;

• I_n = 8A;

• I_Cu = 6kA

Charakterystyka typu C

Kryteria doboru:

1. I_Bm ≤ I_{N term} ≤ I'_Z

2. I₂ ≤ 1,45⋅I'_Z

zatem:

I_{N term} = 8A

I'_Z = 10,5A

I₂ = 1,45⋅I_{N term} = 1,45⋅8 = 11,6A

1,45⋅I'_Z = 1,45⋅10,5 = 15,225A

4,7A ≤ 8A ≤ 10,5A

11,6 ≤ 15,225A

Ponieważ bezzwłoczne zadziałanie wyzwalacza elektromagnetycznego (charakterystyka C) występuje w zakresie prądów (5÷10)⋅I_n zatem najmniejsza wartość prądu powodująca zadziałanie wyzwalacza wynosi I_min = 5⋅8A = 40A podczas gdy znamionowy prąd rozruchowy tego silnika wynosi I_rm = 33,37A zatem:

I_min > I_rm

40A>33,37A

Dla tego typu wyłącznika można przyjąć że czas wyłączenia zwarcia t_wył <10ms,

zatem musi być spełniona zależność:

t_wył < t_p

gdzie: t_p - maksymalny czas przez jaki może płynąć prąd zwarciowy w obwodzie aby nie przekroczyć dopuszczalnej wartości temperatury przewodu.

gdzie: k=115 ( dla przewodów miedzianych w izolacji z PCV )

zatem:

10ms<46,9ms

co świadczy o poprawności doboru.

Obwód 3 zasilający odbiornik nr 101:

Prąd w obwodzie I_Bm = 2,2A

Dobrany został wyłącznik nadprądowy typu S 193 o następujących parametrach:

• U_n = 400V;

• I_n = 4A;

• I_Cu = 6kA

Charakterystyka typu C

Kryteria doboru:

1. I_Bm ≤ I_{N term} ≤ I'_Z

2. I₂ ≤ 1,45⋅I'_Z

zatem:

I_{N term} = 4A

I'_Z = 10,5A

I₂ = 1,45⋅I_{N term} = 1,45⋅4 = 5,8A

1,45⋅I'_Z = 1,45⋅10,5 = 15,225A

2,2A ≤ 4A ≤ 10,5A

5,8≤ 15,225A

Ponieważ bezzwłoczne zadziałanie wyzwalacza elektromagnetycznego (charakterystyka C) występuje w zakresie prądów (5÷10)⋅I_n zatem najmniejsza wartość prądu powodująca zadziałanie wyzwalacza wynosi I_min = 5⋅4A = 20A podczas gdy znamionowy prąd rozruchowy tego silnika wynosi I_rm = 8,14A zatem:

I_min > I_rm

20A>8,14A

Dla tego typu wyłącznika można przyjąć że czas wyłączenia zwarcia t_wył <10ms,

zatem musi być spełniona zależność:

t_wył < t_p

gdzie: t_p - maksymalny czas przez jaki może płynąć prąd zwarciowy w obwodzie aby nie przekroczyć dopuszczalnej wartości temperatury przewodu.

gdzie: k=115 ( dla przewodów miedzianych w izolacji z PCV )

zatem:

10ms<39,6ms

co świadczy o poprawności doboru.

Obwód 4 zasilający odbiorniki nr 98 i 99:

Prąd w obwodzie I_Bm = 9,4A

Dobrany został wyłącznik nadprądowy typu S 193 o następujących parametrach:

• U_n = 400V;

• I_n = 10A;

• I_Cu = 6kA

Charakterystyka typu D

Kryteria doboru:

1. I_Bm ≤ I_{N term} ≤ I'_Z

2. I₂ ≤ 1,45⋅I'_Z

zatem:

I_{N term} = 10A

I'_Z = 10,5A

I₂ = 1,45⋅I_{N term} = 1,45⋅10 = 14,5A

1,45⋅I'_Z = 1,45⋅10,5 = 15,225A

9,4A ≤ 10A ≤ 10,5A

14,5A≤ 15,225A

Ponieważ bezzwłoczne zadziałanie wyzwalacza elektromagnetycznego (charakterystyka D) występuje w zakresie prądów (10÷20)⋅I_n zatem najmniejsza wartość prądu powodująca zadziałanie wyzwalacza wynosi I_min = 10⋅10A = 100A podczas gdy znamionowy prąd rozruchowy tego silnika wynosi I_rm = 66,74A zatem:

I_min > I_rm

100A>66,74A

Dla tego typu wyłącznika można przyjąć że czas wyłączenia zwarcia t_wył <10ms,

zatem musi być spełniona zależność:

t_wył < t_p

gdzie: t_p - maksymalny czas przez jaki może płynąć prąd zwarciowy w obwodzie aby nie przekroczyć dopuszczalnej wartości temperatury przewodu.

gdzie: k=115 ( dla przewodów miedzianych w izolacji z PCV )

zatem:

10ms<22,9ms

co świadczy o poprawności doboru.

Obwód 5 zasilający odbiornik nr 100:

Prąd w obwodzie I_Bm = 15A

Dobrany został wyłącznik nadprądowy typu S 194 o następujących parametrach:

• U_n = 400V;

• I_n = 25A;

• I_Cu = 6kA

Charakterystyka typu C

Kryteria doboru:

1. I_Bm ≤ I_{N term} ≤ I'_Z

2. I₂ ≤ 1,45⋅I'_Z

zatem:

I_{N term} = 25A

I'_Z = 19,2A

I₂ = 1,45⋅I_{N term} = 1,45⋅25 = 36,25A

1,45⋅I'_Z = 1,45⋅19,2 = 27,84A

15A ≤ 25A ≤ 19,2A

36,25A ≤ 27,84A

UWAGA: Ponieważ ze względu na zastosowane zabezpieczenie nie jest zachowana selektywność, konieczna jest korekta średnicy przewodu tego obwodu do 10mm² (I'z = 34,2A).

Zatem:

I_{N term} = 25A

I'_Z = 34,2A

I₂ = 1,45⋅I_{N term} = 1,45⋅25 = 36,25A

1,45⋅I'_Z = 1,45⋅34,2 = 49,6A

15A ≤ 25A ≤ 34,2A

36,25A ≤ 49,6A

Ponieważ bezzwłoczne zadziałanie wyzwalacza elektromagnetycznego (charakterystyka D) występuje w zakresie prądów (5÷10)⋅I_n zatem najmniejsza wartość prądu powodująca zadziałanie wyzwalacza wynosi I_min = 5⋅25A = 125A podczas gdy znamionowy prąd rozruchowy tego silnika wynosi I_rm = 109,5A zatem:

I_min > I_rm

125A>109,5A

Dla tego typu wyłącznika można przyjąć że czas wyłączenia zwarcia t_wył <10ms,

zatem musi być spełniona zależność:

t_wył < t_p

gdzie: t_p - maksymalny czas przez jaki może płynąć prąd zwarciowy w obwodzie aby nie przekroczyć dopuszczalnej wartości temperatury przewodu.

gdzie: k=115 ( dla przewodów miedzianych w izolacji z PCV )

zatem:

10ms<190,4ms

co świadczy o poprawności doboru.

6.3 Dobór zabezpieczenia rozdzielni oddziałowej RO1

Wypadkowy prąd w rozdzielni: I_Bm = 36,6A

Dobrany został wyłącznik nadprądowy typu S 193 o następujących parametrach:

• U_n = 400V;

• I_n = 40A;

• I_Cu = 6kA

Charakterystyka typu D

Kryteria doboru:

1. I_Bm ≤ I_{N term} ≤ I'_Z

2. I₂ ≤ 1,45⋅I'_Z

zatem:

I_{N term} = 40A

I'_Z = 42,56A

I₂ = 1,45⋅I_{N term} = 1,45⋅40 = 58A

1,45⋅I'_Z = 1,45⋅42,56 = 61,71A

36,6A ≤ 40A ≤ 42,56A

58A≤ 61,71A

Ponieważ bezzwłoczne zadziałanie wyzwalacza elektromagnetycznego (charakterystyka D) występuje w zakresie prądów (10÷20)⋅I_n zatem najmniejsza wartość prądu powodująca zadziałanie wyzwalacza wynosi I_min = 10⋅40A = 400A podczas gdy wypadkowy prąd rozruchowy wszystkich silników zasilanych z tej rozdzielni wynosi I_rm = 243A zatem:

I_min > I_rm

400A>243A

Czas wyłączenia zwarcia ze względu na selektywność wynosi:

gdzie: 100ms - próg czasowy potrzebny aby zapewnić selektywność.

Maksymalny czas przez jaki może płynąć prąd zwarciowy w obwodzie wynosi:

gdzie: k=115 ( dla przewodów miedzianych w izolacji z PCV )

t_wył < t_p

zatem:

110ms<317,6ms

co świadczy o poprawności doboru.

6.4 Dobór zabezpieczenia rozdzielni głównej RG

Wypadkowy prąd w rozdzielni głównej: I_Bm = 140,5A

Dobrany został wyłącznik mocy typu DPX 160 o następujących parametrach:

• maksymalne napięcie znamionowe U_N = 500V∼;

• I_n = 160A;

• I_Cu = 36kA;

• wyzwalacz przeciążeniowy - termiczny, regulowany (0,64 ÷ 1)⋅I_N;

• wyzwalacz zwarciowy - elektromagnesowy, wyregulowany na stałą wartość (1600A).

Kryterium doboru:

I_Bm ≤ I_{N term} ≤ I'_Z

zatem:

I_{N term} = 0,9⋅160A = 144A

I'_Z = 151A

140,5A ≤ 144A ≤ 151A

Czas wyłączenia zwarcia ze względu na selektywność wynosi:

gdzie: 100ms - próg czasowy potrzebny aby zapewnić selektywność.

Maksymalny czas przez jaki może płynąć prąd zwarciowy w obwodzie wynosi:

gdzie: k=115 ( dla przewodów miedzianych w izolacji z PCV )

t_wył < t_p

zatem:

210ms<843,8ms

co świadczy o poprawności doboru.

7. Instalacja oświetlenia

7.1 Obliczenia oświetlenia metodą sprawności

Dane wejściowe:

• wymagany poziom natężenia oświetlenia: E_śr=500lx;

• współczynnik odbicia od ścian: ρ_sc=0,3;

• współczynnik odbicia od sufitu: ρ_su=0,5;

• wysokość pomieszczenia: h=5m;

• wymiary pomieszczenia: l=52,6m, b=25,2m;

• współczynnik zapasu: k = 1,8;

• typ oprawy: OSOm 265 (2⋅65W,η_opr = 92%), moc oprawy ze statecznikiem: P=152W (ELGO);

• źródło światła: 2⋅TL65W/29, nominalny strumień świetlny - ϕ₀ = 2⋅4750 = 9500lm (PHILIPS).

Wysokość zawieszenia opraw nad płaszczyzną pracy:

Powierzchnia hali:

Wskaźnik pomieszczenia:

Zgodnie z tabelami dla ρ_sc = 0,3, ρ_su = 0,5 i sprawności oświetlenia ogólnego η= 0,75 obliczeniowa sprawność oprawy wynosi η_opr=0,665.

Liczba opraw:

Przyjmuję, że oprawy rozmieszczone będą w 6 rzędach, po 26 lamp w każdym z nich. Ilość opraw wynosi teraz:

n'= 6⋅26 = 156 oprawy

Rzędy lamp będą rozmieszczone co:

c = b/6 = 25,2/6 = 4,2m

Odległość pierwszego i ostatniego rzędu od ściany będzie wynosić:

0,5⋅c = 2,1m

Odległość pomiędzy lampami:

l_opr - długość oprawy

Odległość pierwszej i ostatniej lampy od ściany będzie wynosić:

0,5⋅d = 0,25m

Zachowany jest warunek:

1.3⋅h_opr < c < 1.6⋅h_opr

4,095 < 4,2< 5,04

Całkowita moc zainstalowanych opraw:

P_Ś = 23,712kW

7.2 Dobór okablowania

Ze względu na sekcjonowanie oświetlenia oprawy podzielone zostały na 12 sekcji po 13 opraw. Wypadkowa moc przypadająca na jedną sekcję wynosi:

P_sek = 13⋅152W = 1976W

Wypadkowy prąd przypadający na jedną sekcję wynosi:

Dobieram przewód YDYżo 3x1,5mm² (I_Z = 17,5A), który jest prowadzony w rurkach w ścianie murowanej wraz z przewodem następnej sekcji (k_g = 0,8).

I'_Z = 17,5⋅0,8 = 14A

14A > 10,11A

Przewody prowadzone są w sześciu rurkach w ścianie (w każdej rurce znajdują się przewody dwóch sekcji).

Dobór kabla zasilającego Roś:

Wypadkowy prąd rozdzielni Roś:

Do zasilania tej rozdzielnicy dobieram kabel YDYżo 5x16mm² (I_Z=76A), który jest prowadzony w korytkach instalacyjnych na ścianach wraz z kablami zasilającymi rozdzielnię RO1 i rozdzielnię RO4 (k_g = 0,7). W przypadku tym zachodzi konieczność dodatkowej korekcji k = 0.8 ze względu na długość korytka przekraczającą 1m.

I'_Z = 76⋅0,7⋅0,8 = 42,56A

42,56A > 40,43A

7.2.1 Sprawdzanie przewodów ze względu na dopuszczalny spadek napięcia

Długość najdłuższego obwodu wynosi l = 73m, S = 1,5mm², P = 1976W,

γ_Cu = 57m/Ωmm²,stąd:

Wypadkowy spadek napięcia dla tej sekcji jest równy sumie spadków napięcia na:

- przewodzie zasilającym sekcję: *U_XII% = 6,38%

- kablu zasilającym rozdzielnię Roś: *U_Roś% = 0,63%

- kablu zasilającym rozdzielnię RG: *U_RG% = 0,44%

zatem:

*U_% = *U_XII% + *U_Roś% + *U_RG% = 6,38 + 0,63 + 0,44 = 7,45% < 5,5%

Nierówność powyższa nie jest spełniona więc jest konieczna korekta średnicy przewodów sekcji do 3x2,5mm².

Spadek na linii zasilającej rozdzielnię oświetleniową Roś:

Długość obwodu l = 57m, s = 16mm², I_Roś = 40,43A, γ_Cu = 57m/Ωmm²,stąd:

7.2.2 Prąd zwarciowy przy zwarciu w linii zasilającej sekcję I

Rezystancja kabla:

Reaktancja kabla:

Stąd:

R_k = R_T + R_RG + R_Roś + R_SI = 3,52 + 12,53 + 63 + 224,6 = 303,65mΩ

X_k = X_Q + X_T + X_RG + X_Roś + X_SI = 1,8 + 15,6 + 3,5 + 4 + 2,24 = 27,14mΩ

Prąd udarowy:

7.3 Dobór zabezpieczeń i aparatury sterowniczej dla obwodów oświetlenia

Prąd w obwodzie każdej sekcji wynosi: I = 20,21A. Do zabezpieczenia każdej sekcji dobieram wyłącznik nadprądowy typu S 191 o następujących parametrach:

• U_n = 400V;

• I_n = 13A;

• I_Cu = 6kA

Charakterystyka typu B

Kryteria doboru:

1. I_Bm ≤ I_{N term} ≤ I'_Z

2. I₂ ≤ 1,45⋅I'_Z

zatem:

I_{N term} = 13A

I'_Z = 19,2A

I₂ = 1,45⋅I_{N term} = 1,45⋅13 = 18,85A

1,45⋅I'_Z = 1,45⋅19,2 = 27,84A

10,11A ≤ 13A ≤ 19,2A

18,85A≤ 27,84A

Dla tego typu wyłącznika można przyjąć że czas wyłączenia zwarcia t_wył <10ms,

zatem musi być spełniona zależność:

t_wył < t_p

gdzie: t_p - maksymalny czas przez jaki może płynąć prąd zwarciowy w obwodzie aby nie przekroczyć dopuszczalnej wartości temperatury przewodu.

W najkrótszym obwodzie (sekcja I) czas ten wynosi:

gdzie: k=115 ( dla przewodów miedzianych w izolacji z PCV )

zatem:

10ms<435,8ms

co świadczy o poprawności doboru.

Dobór zabezpieczenia rozdzielni oświetleniowej Roś

Wypadkowy prąd w rozdzielni: I_Bm = 40,43A

Dobrany został wyłącznik nadprądowy typu S 193 o następujących parametrach:

• U_n = 400V;

• I_n = 50A;

• I_Cu = 6kA

Charakterystyka typu C

Kryteria doboru:

3. I_Bm ≤ I_{N term} ≤ I'_Z

4. I₂ ≤ 1,45⋅I'_Z

zatem:

I_{N term} = 50A

I'_Z = 53,76A

I₂ = 1,45⋅I_{N term} = 1,45⋅50 = 72,5A

1,45⋅I'_Z = 1,45⋅53,76 = 77,95A

40,43A ≤ 50A ≤ 53,76A

72,5A≤ 77,95A

Czas wyłączenia zwarcia ze względu na selektywność wynosi:

gdzie: 100ms - próg czasowy potrzebny aby zapewnić selektywność.

Maksymalny czas przez jaki może płynąć prąd zwarciowy w obwodzie wynosi:

gdzie: k=115 ( dla przewodów miedzianych w izolacji z PCV )

t_wył < t_p

zatem:

110ms<582,9ms

co świadczy o poprawności doboru.

Uwaga: Ze względu na zabezpieczenie kabel zasilający rozdzielnię oświetleniową zostaje skorygowany na YDYżo 5x25mm².

8. Ochrona przeciwporażeniowa

Ochrona przeciwporażeniowa realizowana jest poprzez zainstalowanie w każdym obwodzie odbiorczym (również oświetleniowym) wyłączników różnicowoprądowych P 304 produkcji FAEL o następujących danych znamionowych:

• prąd znamionowy I_N = 25A;

• prąd znamionowy różnicowy I_ΔN = 30mA;

• napięcie znamionowe U_N = 230/400V∼.

9. Zestawienie materiałów

Lp	Materiały	Szt.
1.	YDYżo 5x1,5mm^2	344m
2.	YDYżo 5x2,5mm^2	41m
3.	YDYżo 5x4mm^2	12m
4.	YDYżo 5x6mm^2	38m
5.	YDYżo 5x10mm^2	10m
6.	YDYżo 5x16mm^2	72m
7.	YDYżo 5x25mm^2	57m
8.	YDYżo 5x70mm^2	50m
9.	YDYżo 3x2,5mm^2	630m
10.	Wyłącznik samoczynny S191 B13+Na	12
11.	Wyłącznik samoczynny S193 C-3+Na	3
12.	Wyłącznik samoczynny S193 C-4+Na	7
13.	Wyłącznik samoczynny S193 C-8+Na	8
14.	Wyłącznik samoczynny S193 C-16+Na	1
15.	Wyłącznik samoczynny S193 C-25+Na	1
16.	Wyłącznik samoczynny S193 C-50+Na	1
17.	Wyłącznik samoczynny S193 D-6+Na	1
18.	Wyłącznik samoczynny S193 D-10+Na	1
19.	Wyłącznik samoczynny S193 D-25+Na	1
20.	Wyłącznik samoczynny S193 D-40+Na	2
21.	Wyłącznik mocy DPX 160	1
22.	Rozłącznik izolacyjny VISTOP 32	2
23.	Rozłącznik izolacyjny VISTOP 63	3
24.	Rozłącznik izolacyjny VISTOP 160	1
25.	Wyłącznik silnikowy M250 1,6	4
26.	Wyłącznik silnikowy M250 2,5	7
27.	Wyłącznik silnikowy M250 6,3	10
28.	Wyłącznik silnikowy M250 10	2
29.	Wyłącznik silnikowy M250 20	1
30.	Obudowa GJ M250	24
31.	Wyłącznik różnicowoprądowy P304-25-30-A	26
32.	Oprawa oświetleniowa typu OSOm 265	154
33.	Świetlówka typu TL 65W/29	308
34.	Rozdzielnica typu XL 135	6

35

6

---