Instalacja siłowa

Celem jest zaprojektowanie instalacji nN zasilającej 50 silników rozmieszczonych
w budynku z 10 pomieszczeniami.

Silniki są o mocach:

2,2 kW - 10 szt

4,5 kW - 10 szt

7,5 kW - 10 szt

20 kW - 10 szt

55 kW - 10 szt

Rozmieszczenie silników jest pokazane na poniższym rysunku wraz z liniami wlz do stacji oddziałowej oraz kablami do poszczególnych silników i ich mocą.

1. Moce i prądy szczytowe rozdzielnic odbiorczych

Obliczenia przeprowadziliśmy dla każdego silnika osobno.

Dane potrzebne do obliczeń odczytane z tablic:

Pn [kW]	Kz	cosϕ	Ps	Is
2,2	0,70	0,80	1,54	2,92
4,5	0,80	0,75	3,60	7,29
7,5	0,27	0,65	2,03	4,73
20,0	0,20	0,50	4,00	12,15
55,0	0,20	0,50	11,00	33,43

Otrzymane obliczenia zamieszczamy w poniższej tabeli.

Rozdzielnica	Moc zainstalowana [kW]	Moc szczytowa [kW]	Prąd szczytowy [A]
RO1	197,0	42,6	124,04
RO2	177,0	36,9	94,20
RO3	119,5	25,7	70,18
RO4	182,0	35,6	102,78
RO5	278,2	55,8	155,29
RO6	74,4	26,6	57,16

2. Dobór przekroju przewodów

Kryteria doboru przewodów wlz zasilających poszczególne rozdzielnice odbiorcze oraz doprowadzenia do silników:

• obciążalności długotrwałej

• spadku napięcia w stanie pracy normalnej

• spadku napięcia przy rozruchu.

• wytrzymałości mechanicznej - nie stosujemy przewodów o przekroju mniejszym niż 1,5 mm­­²

Instalacja wlz i kable do silników będą wykonane przewodami 4-żyłowymi YDY z żyłami aluminiowymi

Dla wlz najwyższe wymagania stawia spadek napięcia w stanie pracy normalnej danej rozdzielni:

Wyniki obliczeń zamieściliśmy w tabeli:

Rozdzielnica	Is [A]	Lwlz [m]	S [mm^2]	ΔUrob [%]
RO1	124,04	16,1	35	0,79
RO2	94,20	33,2	25	1,72
RO3	70,18	24,0	16	1,45
RO4	102,78	63,4	25	3,59
RO5	155,29	80,8	50	3,46
RO6	57,16	62,4	10	4,91

Spadki napięcia na wlz są mniejsze niż dopuszczalny wynoszący 5%

Kable doprowadzające zasilanie do silników od rozdzielnic dobieramy ze względu na roboczy spadek napięcia:

RO	Pn [kW]	In [A]	L [m]	S [mm^2]	ΔUrob [%]
RO1	2,2	4,4	-	-	-
		4,5	8,9	11,40	1,50	0,76
		7,5	14,9	10,40	1,50	0,45
		20,0	39,7	7,40	6,00	0,21
		55,0	104	6,50	35,00	0,09
	RO2	2,2	4,4	24,10	1,50	0,65
		4,5	8,9	12,80	1,50	0,86
		7,5	14,9	12,20	1,50	0,53
		20,0	39,7	2,80	6,00	0,08
		55,0	104	1,50	35,00	0,02
	RO3	2,2	4,4	13,40	1,50	0,36
		4,5	8,9	3,40	1,50	0,23
		7,5	14,9	-	-	-
		20,0	39,7	2,80	6,00	0,08
		55,0	104	1,30	35,00	0,02
	RO4	2,2	4,4	-	-	-
		4,5	8,9	6,60	1,50	0,44
		7,5	14,9	2,80	1,50	0,12
		20,0	39,7	2,80	6,00	0,08
		55,0	104	2,40	35,00	0,03
	RO5	2,2	4,4	19,60	1,50	0,53
		4,5	8,9	16,50	1,50	1,10
		7,5	14,9	18,70	1,50	0,81
		20,0	39,7	10,40	6,00	0,29
		55,0	104	6,50	35,00	0,09
	RO6	2,2	4,4	22,40	1,50	0,60
		4,5	8,9	16,10	1,50	1,08
		7,5	14,9	11,20	1,50	0,49
		20,0	39,7	5,00	6,00	0,14
		55,0	104	-	-	-

Żaden spadek napięcia nie przekroczył dopuszczalnego spadku napięcia 5%

Według przepisów spadek napięcia na wlz i kablu doprowadzającym zasilanie podczas rozruchu silnika nie powinien przekroczyć 10%. Dla grupy silników obliczenia przeprowadziliśmy według wzorów:

gdzie:

R_wlz, X_wlz - rezystancja i reaktancja kabla od STR do RO [Ω/m]

L_wlz - odległość od STR do RO [m]

Rk, Xk - rezystancja i reaktancja kabla od RO silnika [Ω/m]

L_k - odległość od RO do silnika [m]

Przeprowadzone obliczenia są wykonane dla największego silnika w grupie:

Dane z tabel:

kr	cosφr	sinφr
3	0,25	0,97

Obliczenia:

Rozdzielnica	Pmax	Lwlz	Swlz	Lk	Sk	RC	XC	IN	ΔUrob
		kW	m	mm^2	m	mm^2	Ω	Ω	A	%
RO1	55	16,10	35,00	6,50	35,00	0,020	0,000389	104	0,75
RO2	55	33,20	25,00	1,50	35,00	0,042	0,000121	104	1,49
RO3	55	24,00	16,00	1,30	35,00	0,047	0,000104	104	1,67
RO4	55	63,40	25,00	2,40	35,00	0,079	0,000195	104	2,83
RO5	55	80,80	50,00	6,50	35,00	0,055	0,000504	104	2,00
RO6	20	62,40	10,00	5,00	6,00	0,214	0,000546	39,7	2,93

Wszystkie spadki napięcia podczas rozruchu nie przekraczają dopuszczalnego spadku napięcia 10%. Jest to spowodowane tym że prąd rozruchowy jest o charakterze biernym i wywołany spadek napięcia na reaktancji, która jest bardzo mała, jest mały.

3. Dobór zabezpieczeń silników

W naszym przypadku mamy do zabezpieczenia grupę silników, w której rozruch odbywa się pojedynczo. Prąd znamionowy wkładki obliczamy z wzoru:

gdzie:

I_obc - prąd obciążenia grupy silników

I_{N max} - prąd znamionowy największego silnika w grupie

I_{r max} - prąd rozruchowy największego silnika w grupie

I_{S m} - prąd szczytowy maszyny

k_r - krotność prądu rozruchu

Przyjmujemy rozruch za pomocą przełącznika gwiazda/trójkąt. Zakładamy że α=2,5 i k_r=3.

Rozdzielnica	Wartość obliczona Inb	Wartość In wkładki
		A	A
RO1	130,72	160
RO2	100,88	100
RO3	76,86	80
RO4	109,46	125
RO5	160,97	160
RO6	57,16	63

Tak dobrane parametry bezpieczników i zainstalowane w stacji oddziałowej będą zabezpieczały wlz i grupę silników podłączonych do RO.

Do rozdzielni oddziałowej dobieramy bezpieczniki instalacyjne aby chronić każdą maszynę z osobna. Parametry określamy z wzorów:

Zakładamy takie wartości współczynników - α=2,5 i k_r=3

Wartości obliczone:

Moc silnika Pn	Prąd In	Prąd INb	Zastosowany bezpiecznik
kW	[A]	A
2,2	4,4	5,28	6
4,5	8,9	10,68	16
7,5	14,9	17,88	25
20,0	39,7	47,64	63
55,0	104,0	124,80	125

Dodatkowo każdy silnik jest wyposażony w wyłącznik termiczny zabezpieczający maszynę przed przeciążeniem. Według tabel I_n=(1,0÷1,1)I_NM my obliczenia wykonaliśmy według takiego wzoru:

I_n=1,05·I_NM

Moc znamionowa silnika	Prąd In	Nastawa wyzwalacza termicznego
[kW]	[A]	[A]
2,2	4,4	4,6
4,5	8,9	9,4
7,5	14,9	15,6
20,0	39,7	41,7
55,0	104,0	109,2

---