I. Opis techniczny

1. Wiadomości ogólne.

Projekt instalacji siłowej i oświetleniowej zakładu przemysłowego, mieszczącego się w budynku przedstawionym na planie załączonym na końcu projektu, w którym zainstalowane będą następujące odbiorniki:

• 2 obrabiarki o mocy 1, 1 [kV] - typu INDUKTA SEE 90S-4.

• 3 obrabiarki o mocy 4 [kV] - typu INDUKTA SEE 112M-4.

• 1 piec oporowy o mocy 20 [kV] - typu Elterma POK-71.1.

• 3 wentylatory o mocy 1, 5 [kV] - typu INDUKTA SEE 90S-2.

Przewiduje się również zainstalowanie następujących rozdzielnic siłowych:

• RS − 1 : moce zgodnie z przeprowadzonymi obliczeniami

• RS − 2 : P = 83 [kW],  Q = 65 [kvar]

• RS − 3 : P = 107 [kW],  Q = 79 [kvar]

• RS − 4 : P = 103 [kW],  Q = 72 [kvar]

• RS − 5 : P = 84 [kW],  Q = 57 [kvar]

2. Zasilanie zakładu pracy.

Zakład będzie zasilany z sieci SN 15 [kV]. Zainstalowane będą dwa rezerwujące się transformatory trójfazowe olejowe 15/04 [kV], o mocy 630 [kVA] każdy. Napięcie znamionowe instalacji wynosić będzie 3x400/230 [V]. Układ pracy sieci nn: TN-S.

3. Przewody i kable.

3.1 Rodzaj stosowanych przewodów i kabli.

Instalacja siłowa oraz oświetleniowa wykonana będzie za pomocą przewodów miedzianych typu YDY. Do zasilenia rozdzielnic siłowych oraz oświetleniowych zostały natomiast użyte kable typu YKY.

3.2 Sposób układania przewodów i kabli.

Przewody i kable poprowadzone będą w następujący sposób:

• przewody zasilające obrabiarki, piece oporowe i wentylatory poprowadzone zostaną w kanale kablowym, natomiast odejścia w rurach stalowych zabetonowanych w podłodze,

• przewody zasilające rozdzielnie stacjonarne poprowadzone zostaną w rurach stalowych zabetonowanych w podłodze oraz pod tynkiem na ścianach.

• przewody zostaną poprowadzone z rozdzielni oświetleniowych do opraw oświetleniowych za pomocą drabinek, perforowanych korytek instalacyjnych zlokalizowanych pomiędzy sufitem, a sufitem podwieszanym gdzie takowy występuje oraz przy pomocy rur stalowych instalacyjnych.

4. Osprzęt instalacyjny.

Przy realizacji projektu użyty będzie następujący osprzęt instalacyjny:

Rury instalacyjne:

• rury stalowe gwintowane typu: RVS 37

• rury stalowe gwintowane typu: RS − P11

Gniazda:

• łączniki stycznikowe: SLA − 7  (2,2−3,3),  (3,5−5,2),  (7−10) [A]

• bezpieczniki instalacyjne typu: Bi Wtz 2,  4,  6 [A];

• bezpieczniki przemysłowe typu: WTN − 1 4,  10,  32,  80,  160,  200 [A]

• rozłączniki izolacyjne typu: LO − 250Z,  A9S60340;

• wyłączniki różnicowo-prądowe firmy Eaton Moeller CF16 − 25/2/003 − A;

5.Oświetlenie pomieszczeń, stosowane oprawy.

Przy realizacji projektu użyte będą oprawy świetlówkowe firmy Philips typu:

• TPS 350

• TCW 060

• TBS 298

6. Ochrona przeciwporażeniowa.

Do ochrony przeciwporażeniowej zastosowane będzie samoczynne wyłączenie zasilania. Aby zapewnić ochronę przeciwporażeniową obwody gniazd jednofazowych zabezpieczono wyłącznikami różnicowo-prądowym firmy Eaton Moeller CF16 − 25/2/003 − A o znamionowym prądzie zadziałania 30 [mA]. Wszystkie części przewodzące dostępne należy trwale połączyć z uziemionym przewodem ochronnym PE. Przy stanowiskach pracy i w rozdzielniach należy zapewnić odpowiednią izolację stanowiska przez wyłożenie gumowego chodnika. Dodatkowo należy wprowadzić szyny wyrównawcze do podłączenia wszystkich metalowych elementów (rury, krany itp.) w celu eliminacji różnicy potencjałów.

II. Obliczenia

1. Projektowanie instalacji siłowej.

1.1 Dobór miejsc ustawienia rozdzielnic siłowych.

W zakładzie przemysłowym zainstalowanych będzie 5 rozdzielnic siłowych. Rozdzielnice umieszczone będą na ścianach hali produkcyjnej w najbliższym sąsiedztwie zasilanych z nich odbiorników w celu zapewnienia szybkiego wyłączenia urządzeń w przypadku wystąpienia nieprawidłowości ich pracy. Rozdzielnice będą rozmieszczone zgodnie z załączonym planem instalacji siłowej.

1.2 Wybór rodzajów przewodów i sposobów ich układania.

Instalacja siłowa oraz oświetleniowa wykonana będzie za pomocą przewodów miedzianych typu YDY. Do zasilenia rozdzielnic siłowych oraz oświetleniowych zostały natomiast użyte kable typu YKY.

Przewody i kable poprowadzone będą w następujący sposób:

- przewody zasilające obrabiarki, piece oporowe i wentylatory poprowadzone zostaną w kanale kablowym, natomiast odejścia w rurach stalowych zabetonowanych w podłodze,

- przewody zasilające rozdzielnie stacjonarne poprowadzone zostaną w rurach stalowych zabetonowanych w podłodze oraz pod tynkiem na ścianach.

1.3 Dobór zabezpieczeń obwodów odbiorczych.

• Zabezpieczenie silników obrabiarek o mocy 1, 1 [kV] - typu INDUKTA SEE 90S-4.

Silnik obrabiarki uruchamiany będzie kilkanaście razy na dobę, rodzaj rozruchu silnika oceniam na lekki, zostanie użyta wkładka o działaniu szybkim a więc współczynnik rozruchowy α = 2.

Typ silnika	Pn [kW]	nn [obr/min]	In [A]	ηn [%]	cosφn	$$\frac{I_{r}}{I_{n}}$$
SEE 90S-4	1,1	1440	2,6	83,8	0,74	6,4

$$\frac{I_{r}}{I_{n}} = 6,4 \rightarrow I_{r} = I_{n} \bullet 6,4 = 2,6 \bullet 6,4 = 16,64\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

Zabezpieczenie zwarciowe.

$$I_{\text{Fn}} \geq \frac{I_{r}}{\alpha} \rightarrow I_{\text{Fn}} \geq 8,32\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I_Fn > I_n → I_Fn > 2, 6 [A]

Zabezpieczenie przeciążeniowe.

I_imp ≤ 1, 1 • I_n → I_imp ≤ 2, 86 [A]

• Zabezpieczenie silników obrabiarek o mocy 4 [kV] - typu INDUKTA SEE 112M-4.

Silnik obrabiarki uruchamiany będzie kilka razy na dobę, rodzaj rozruchu silnika oceniam na średni, zostanie użyta wkładka o działaniu szybkim a więc współczynnik rozruchowy α = 2.

Typ silnika	Pn [kW]	nn [obr/min]	In [A]	ηn [%]	cosφn	$$\frac{I_{r}}{I_{n}}$$
SEE 112M-4	4	1455	8,1	88,3	0,81	7,8

$$\frac{I_{r}}{I_{n}} = 7,8 \rightarrow I_{r} = I_{n} \bullet 7,8 = 8,1 \bullet 7,8 = 63,18\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

Zabezpieczenie zwarciowe.

$$I_{\text{Fn}} \geq \frac{I_{r}}{\alpha} \rightarrow I_{\text{Fn}} \geq 31,59\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I_Fn > I_n → I_Fn > 8, 1 [A]

Zabezpieczenie przeciążeniowe.

I_imp ≤ 1, 1 • I_n → I_imp ≤ 8, 91 [A]

• Zabezpieczenie pieca oporowego o mocy 20 [kV] - typu Elterma POK-71.1.

Rodzaj	Typ	Pn [kW]	Un [V]	fn [Hz]	Tn [C]	m [kg]
Piec oporowy komorowy	POK-71.1	20	400/230	50	1000	200

Zabezpieczenie zwarciowe.

$$I_{n} = \frac{P_{n}}{\sqrt{3}U_{n}\cos\varphi} = \frac{20000}{\sqrt{3} \bullet 400 \bullet 1} = 28,87\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I_Fn > I_n → I_Fn > 28, 87 [A]

• Zabezpieczenie silników wentylatorów o mocy 1, 5 [kV] - typu INDUKTA SEE 90S-2.

Silnik wentylatora uruchamiany będzie kilka razy na dobę, rodzaj rozruchu silnika oceniam na lekki, zostanie użyta wkładka o działaniu szybkim a więc współczynnik rozruchowy α = 2, 5.

Typ silnika	Pn [kW]	nn [obr/min]	In [A]	ηn [%]	cosφn	$$\frac{I_{r}}{I_{n}}$$
SEE 90S-2	1,5	2880	3,2	84,1	0,79	7,35

$$\frac{I_{r}}{I_{n}} = 7,35 \rightarrow I_{r} = I_{n} \bullet 7,35 = 3,2 \bullet 7,35 = 23,52\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

Zabezpieczenie zwarciowe.

$$I_{\text{Fn}} \geq \frac{I_{r}}{\alpha} \rightarrow I_{\text{Fn}} \geq 9,41\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I_Fn > I_n → I_Fn > 3, 2 [A]

Zabezpieczenie przeciążeniowe.

I_imp ≤ 1, 1 • I_n → I_imp ≤ 3, 52 [A]

Urządzenie	Zabezpieczenie
	Zwarciowe
Obrabiarki o mocy 1, 1 [kV]	WTN − 1 10 [A]
Obrabiarki o mocy 4 [kV]	WTN − 1 32 [A]
Piec oporowy o mocy 20 [kV]	WTN − 1 32 [A]
Wentylatory o mocy 1, 5 [kV]	WTN − 1 10 [A]

1.4 Dobór przekrojów przewodów zasilających odbiorniki siłowe.

Przewody zasilające obrabiarki, piece oporowe i wentylatory prowadzone są w kanale kablowym, natomiast odejścia w rurach stalowych zabetonowanych w podłodze.

Współczynnik poprawkowy obowiązujący przy ułożeniu wielu wiązek lub wielu przewodów i kabli wielożyłowych wynosi k₁ = 0, 7.

Współczynnik poprawkowy obowiązujący przy ułożeniu przewodów lub kabli przy temperaturze otoczenia 25C wynosi k₂ = 1, 06.

• Dobór przekrojów przewodów silników obrabiarek o mocy 1, 1 [kV] - typu INDUKTA SE 90S-4.

Typ silnika	Pn [kW]	nn [obr/min]	In [A]	ηn [%]	cosφn	$$\frac{I_{r}}{I_{n}}$$
SEE 90S-4	1,1	1440	2,6	83,8	0,74	6,4

I_B ≤ I_N ≤ I_z • (k₁ • k₂)

I_B = I_n = 2, 6 [A]

I_N = 2, 86 [A]

$$I_{z} \geq \frac{I_{N}}{k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{2,86}{1,06 \bullet 0,7} = 3,85\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

2, 6 ≤ 2, 86 ≤ 3, 85 [A] 

I₂ ≤ 1.45 • I_z • (k₁ • k₂)

I₂ = k • I_N = 2, 1 • 2, 86 = 6 [A]

$$I_{z} \geq \frac{I_{2}}{1,45 \bullet k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{6}{1,45 \bullet 1,06 \bullet 0,7} = 5,58\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

6 ≤ 8, 09 [A]

• Dobór przekrojów przewodów silników obrabiarek o mocy 4 [kV] - typu INDUKTA SEE 112M4

Typ silnika	Pn [kW]	nn [obr/min]	In [A]	ηn [%]	cosφn	$$\frac{I_{r}}{I_{n}}$$
SEE 112M-4	4	1455	8,1	88,3	0,81	7,8

I_B ≤ I_N ≤ I_z • (k₁ • k₂)

I_B = I_n = 8, 1 [A]

I_N = 8, 91 [A]

$$I_{z} \geq \frac{I_{N}}{k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{8,91}{1,06 \bullet 0,7} = 12,01\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

8, 1 ≤ 8, 91 ≤ 12, 01 [A]

I₂ ≤ 1.45 • I_z • (k₁ • k₂)

I₂ = k • I_N = 1, 9 • 8, 91 = 16, 93 [A]

$$I_{z} \geq \frac{I_{2}}{1,45 \bullet k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{16,93}{1,45 \bullet 1,06 \bullet 0,7} = 15,73\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

16, 93 ≤ 22, 82 [A]

• Dobór przekrojów przewodów pieca oporowego o mocy 20 [kV] - typu Elterma POK-71.1.

Rodzaj	Typ	Pn [kW]	Un [V]	fn [Hz]	Tn [C]	m [kg]
Piec oporowy komorowy	POK-71.1	20	400/230	50	1000	200

I_B ≤ I_N ≤ I_z • (k₁ • k₂)

$$I_{B} = \frac{P_{n}}{\sqrt{3}U_{n}\cos\varphi} = \frac{20}{\sqrt{3} \bullet 400 \bullet 1} = 28,87\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I_N = 32 [A]

$$I_{z} \geq \frac{I_{N}}{k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{32}{1,06 \bullet 0,8} = 37,74\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

28, 87 ≤ 32 ≤ 37, 74 [A]

I₂ ≤ 1.45 • I_z • (k₁ • k₂)

I₂ = k • I_N = 1, 6 • 32 = 51, 2 [A]

$$I_{z} \geq \frac{I_{2}}{1,45 \bullet k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{51,2}{1,45 \bullet 1,06 \bullet 0,8} = 41,64\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

51, 2 ≤ 60, 38 [A]

• Dobór przekrojów przewodów silników wentylatorów o mocy 1, 5 [kV] - typu INDUKTA SEE 90S-2.

Typ silnika	Pn [kW]	nn [obr/min]	In [A]	ηn [%]	cosφn	$$\frac{I_{r}}{I_{n}}$$
SEE 90S-2	1,5	2880	3,2	84,1	0,79	7,35

I_B ≤ I_N ≤ I_z • (k₁ • k₂)

I_B = I_N = 3, 2 [A]

I_N = 3, 52 [A]

$$I_{z} \geq \frac{I_{N}}{k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{3,52}{1,06 \bullet 0,7} = 4,74\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

3, 2 ≤ 3, 52 ≤ 4, 74 [A]

I₂ ≤ 1.45 • I_z • (k₁ • k₂)

I₂ = k • I_N = 2, 1 • 3, 52 = 7, 39 [A]

$$I_{z} \geq \frac{I_{2}}{1,45 \bullet k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{7,39}{1,45 \bullet 1,06 \bullet 0,7} = 6,87\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

7, 39 ≤ 9, 96 [A]

Urządzenie	Przewód
Obrabiarka o mocy 1, 1 [kV]	YDY 5 x 1, 5 mm^2 (Iz=15 [A])
Obrabiarka o mocy 4 [kV]	YDY 5 x 2, 5 mm^2 (Iz=20 [A])
Piec oporowy o mocy 20 [kV]	YDY 5 x 10 mm^2 (Iz=46 [A])
Wentylator o mocy 1, 5 [kV]	YDY 5 x 1, 5 mm^2 (Iz=15 [A])

1.5 Dobór rur instalacyjnych do przewodów zasilających odbiorniki.

Urządzenie	Przewód	Rura
Obrabiarka o mocy 1, 1 [kV]	YDY 5 x 1, 5 mm^2 (Iz=15 [A])	RVS 37
Obrabiarka o mocy 4 [kV]	YDY 5 x 2, 5 mm^2 (Iz=20 [A])	RVS 37
Piec oporowy o mocy 20 [kV]	YDY 5 x 10 mm^2 (Iz=46 [A])	RVS 47
Wentylator o mocy 1, 5 [kV]	YDY 5 x 1, 5 mm^2 (Iz=15 [A])	RVS 37

1.6 Dobór łączników, styczników oraz innych aparatów w obwodach odbiorczych.

Urządzenie	Zabezpieczenie
	Zwarciowe
Obrabiarki o mocy 1, 1 [kV]	WTN − 1 10 [A]
Obrabiarki o mocy 4 [kV]	WTN − 1 32 [A]
Piec oporowy o mocy 20 [kV]	WTN − 1 32 [A]
Wentylatory o mocy 1, 5 [kV]	WTN − 1 10 [A]

1.7 Obliczanie spodziewanego obciążenia zastępczego rozdzielnicy RS-1.

Odbiornik	Ilość	Moc Pn	Wsp. wykorzystania kw	tg φ
Obrabiarka	2	1, 1 [kW]	0, 14	1, 73
Obrabiarka	3	4 [kW]	0, 17	1, 2
Piec oporowy	1	20 [kW]	0, 6	0
Wentylator	3	1, 5 [kW]	0, 65	0, 78
Rozdzielnica stacjonarna	3	-	0,06	0,512

$$n_{z} = \frac{{(\sum_{i = 1}^{n}P_{\text{mi}})}^{2}}{\sum_{i = 1}^{n}P_{\text{mi}}^{2}} = \frac{{(2 \bullet 1,1 + 3 \bullet 4 + 1 \bullet 20 + 3 \bullet 1,5)}^{2}}{2 \bullet {1,1}^{2} + 3 \bullet 4^{2} + 1 \bullet 20^{2} + 3 \bullet {1,5}^{2}} = 3,276$$

$$k_{w\ sr} = \frac{\sum_{i = 1}^{n}{k_{\text{wi}} \bullet P_{\text{mi}}}}{\sum_{i = 1}^{n}P_{\text{mi}}} = \frac{2 \bullet 1,1 \bullet 0,14 + 3 \bullet 4 \bullet 0,17 + 1 \bullet 20 \bullet 0,6 + 3 \bullet 1,5 \bullet 0,65}{2 \bullet 1,1 + 3 \bullet 4 + 1 \bullet 20 + 3 \bullet 1,5} = 0,4463$$

$$k_{m} = 1 + \frac{1,5}{\sqrt{n_{z}}} \bullet \sqrt{\frac{1 - k_{w\ sr}}{k_{w\ sr}}} = 1 + \frac{1,5}{\sqrt{3,276}} \bullet \sqrt{\frac{1 - 0,4463}{0,4463}} = 1,9231$$

$$P_{B} = k_{m} \bullet k_{w\ sr} \bullet \sum_{i = 1}^{n}P_{\text{mi}} = 1,9231 \bullet 0,4463 \bullet 38,7 = 33,22\ \left\lbrack \text{kW} \right\rbrack$$

$$\text{tg\ }\varphi_{sr} = \frac{\sum_{i = 1}^{n}{k_{\text{wi}} \bullet P_{\text{mi}} \bullet \text{tg\ φ}_{i}}}{\sum_{i = 1}^{n}P_{\text{mi}} \bullet k_{\text{wi}}} = \frac{2,2 \bullet 0,14 \bullet 1,73 + 12 \bullet 0,17 \bullet 1,2 + 4,5 \bullet 0,65 \bullet 0,78}{2,2 \bullet 0,14 + 12 \bullet 0,17 + 20 \bullet 0,6 + 4,5 \bullet 0,65} = 0,305$$

Q = P_B • tg φ_sr = 33, 22 • 0, 305 = 10, 13 [kVar]

$$S = \sqrt{P_{B}^{2} + Q^{2}} = \sqrt{{33,22}^{2} + {10,13}^{2}} = 34,73\ \left\lbrack \text{kVA} \right\rbrack$$

$$I = \frac{S}{\sqrt{3} \bullet U} = \frac{34,73}{\sqrt{3} \bullet 0,4} = 50,13\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

1.8 Dobór zabezpieczeń kabli zasilających rozdzielnice siłowe.

$$I_{\text{FN}} \geq I_{B} - I_{\text{n\ max}} + \frac{I_{\text{r\ max}}}{\alpha}$$

I_FN ≥ I_B

Gdzie:

I_FN – prąd znamionowy urządzenia zabezpieczającego kabel zasilający rozdzielnice siłowe

I_B – prąd obciążenia rozdzielnicy obliczony metodą zastępczej ilości odbiorników

I_{n max} – prąd znamionowy największego silnika

I_{r max} – prąd rozruchowy największego silnika

α - współczynnik zależny od rodzaju i częstości rozruchu.

• Dobór zabezpieczeń dla RS-1

I_B = 50, 13 [A]

I_{n max} = 8, 1 [A]

I_{r max} = 63, 18 [A]

α = 2

$$I_{\text{FN}} \geq 50,13 - 8,1 + \frac{63,18}{2} = 73,62\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I_FN ≥ 50, 13 [A]

Dobrano bezpiecznik przemysłowy WTN − 1 o prądzie znamionowym 80 [A], znamionowa zwarciowa zdolność wyłączania prądu przemiennego 500 [V] 120 [kA] oraz podstawę bezpiecznikową PBN 1 o znamionowym napięciu 660 [V], znamionowym prądzie ciągłym 250 [A] i znamionowy prądzie szczytowym 40 [kA].

• Dobór zabezpieczeń dla RS-2

P = 83 [kW]

Q = 65 [kvar]

$$S = \sqrt{P^{2} + Q^{2}} = \sqrt{6889 + 4225} = 105,42\ \left\lbrack \text{kVA} \right\rbrack$$

$$I = \frac{S}{\sqrt{3} \bullet U} = \frac{105,42}{\sqrt{3} \bullet 0,4} = 152,17\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I_FN ≥ 152, 17 [A]

Dobrano bezpiecznik przemysłowy WTN − 1 o prądzie znamionowym 160 [A], znamionowa zwarciowa zdolność wyłączania prądu przemiennego 500 [V] 120 [kA] oraz podstawę bezpiecznikową PBN 1 o znamionowym napięciu 660 [V], znamionowym prądzie ciągłym 250 [A] i znamionowy prądzie szczytowym 40 [kA].

• Dobór zabezpieczeń dla RS-3

P = 107 [kW]

Q = 79 [kvar]

$$S = \sqrt{P^{2} + Q^{2}} = \sqrt{11449 + 6241} = 133\ \left\lbrack \text{kVA} \right\rbrack$$

$$I = \frac{S}{\sqrt{3} \bullet U} = \frac{133}{\sqrt{3} \bullet 0,4} = 191,97\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I_FN ≥ 191, 97 [A]

Dobrano bezpiecznik przemysłowy WTN − 1 o prądzie znamionowym 200 [A], znamionowa zwarciowa zdolność wyłączania prądu przemiennego 500 [V] 120 [kA] oraz podstawę bezpiecznikową PBN 1 o znamionowym napięciu 660 [V], znamionowym prądzie ciągłym 250 [A] i znamionowy prądzie szczytowym 40 [kA].

• Dobór zabezpieczeń dla RS-4

P = 103 [kW]

Q = 72 [kvar]

$$S = \sqrt{P^{2} + Q^{2}} = \sqrt{10609 + 5184} = 125,67\ \left\lbrack \text{kVA} \right\rbrack$$

$$I = \frac{S}{\sqrt{3} \bullet U} = \frac{125,67}{\sqrt{3} \bullet 0,4} = 181,39\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I_FN ≥ 181, 39 [A]

Dobrano bezpiecznik przemysłowy WTN − 1 o prądzie znamionowym 200 [A], znamionowa zwarciowa zdolność wyłączania prądu przemiennego 500 [V] 120 [kA] oraz podstawę bezpiecznikową PBN 1 o znamionowym napięciu 660 [V], znamionowym prądzie ciągłym 250 [A] i znamionowy prądzie szczytowym 40 [kA].

• Dobór zabezpieczeń dla RS-5

P = 84 [kW]

Q = 57 [kvar]

$$S = \sqrt{P^{2} + Q^{2}} = \sqrt{7065 + 3249} = 101,51\ \left\lbrack \text{kVA} \right\rbrack$$

$$I = \frac{S}{\sqrt{3} \bullet U} = \frac{101,51}{\sqrt{3} \bullet 0,4} = 146,52\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I_FN ≥ 146, 52 [A]

Dobrano bezpiecznik przemysłowy WTN − 1 o prądzie znamionowym 160 [A], znamionowa zwarciowa zdolność wyłączania prądu przemiennego 500 [V] 120 [kA] oraz podstawę bezpiecznikową PBN 1 o znamionowym napięciu 660 [V], znamionowym prądzie ciągłym 250 [A] i znamionowy prądzie szczytowym 40 [kA].

Rozdzielnica	Zabezpieczenie
RS − 1	WTN − 1    80 [A]
RS − 2	WTN − 1  160 [A]
RS − 3	WTN − 1  200 [A]
RS − 4	WTN − 1  200 [A]
RS − 5	WTN − 1  160 [A]

1.9 Dobór przekrojów kabli zasilających rozdzielnice siłowe.

I_B ≤ I_N ≤ I_Z • (k₁•k₂)

I₂ ≤ 1, 45 • I_Z • (k₁•k₂)

Dla rozdzielnicy RS-1.

$$I_{Z} \geq \frac{I_{N}}{k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{80}{1.06 \bullet 0,8} = 94,34\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I₂ = 1, 6 • I_N = 128 [A]

$$I_{Z} \geq \frac{I_{2}}{{1,45 \bullet k}_{1} \bullet k_{2}} = \frac{128}{1,45 \bullet 1.06 \bullet 0,8} = 104,1\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

50, 13 ≤ 80 ≤ 94, 34 [A]

128 ≤ 150, 94 [A]

Dla rozdzielnicy RS-2.

$$I_{Z} \geq \frac{I_{N}}{k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{160}{1.06 \bullet 0,8} = 188,68\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I₂ = 1, 6 • I_N = 256 [A]

$$I_{Z} \geq \frac{I_{2}}{{1,45 \bullet k}_{1} \bullet k_{2}} = \frac{256}{1,45 \bullet 1.06 \bullet 0,8} = 208,2\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

152, 17 ≤ 160 ≤ 188, 68 [A]

256 ≤ 301, 89 [A]

Dla rozdzielnicy RS-3.

$$I_{Z} \geq \frac{I_{N}}{k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{200}{1.06 \bullet 0,8} = 235,85\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I₂ = 1, 6 • I_N = 320 [A]

$$I_{Z} \geq \frac{I_{2}}{{1,45 \bullet k}_{1} \bullet k_{2}} = \frac{320}{1,45 \bullet 1.06 \bullet 0,8} = 260,25\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

191, 97 ≤ 200 ≤ 235, 85 [A]

320 ≤ 377, 36 [A]

Dla rozdzielnicy RS-4.

$$I_{Z} \geq \frac{I_{N}}{k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{200}{1.06 \bullet 0,8} = 235,85\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I₂ = 1, 6 • I_N = 320 [A]

$$I_{Z} \geq \frac{I_{2}}{{1,45 \bullet k}_{1} \bullet k_{2}} = \frac{320}{1,45 \bullet 1.06 \bullet 0,8} = 260,25\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

181, 39 ≤ 200 ≤ 235, 85 [A]

320 ≤ 377, 36 [A]

Dla rozdzielnicy RS-5.

$$I_{Z} \geq \frac{I_{N}}{k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{160}{1.06 \bullet 0,8} = 188,68\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I₂ = 1, 6 • I_N = 256 [A]

$$I_{Z} \geq \frac{I_{2}}{{1,45 \bullet k}_{1} \bullet k_{2}} = \frac{256}{1,45 \bullet 1.06 \bullet 0,8} = 208,2\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

146, 52 ≤ 160 ≤ 188, 68 [A]

256 ≤ 301, 89 [A]

Rozdzielnica	IZ [A]	Kabel
RS − 1	104,1	YKY 5 x 35 mm^2 (Iz=119 [A])
RS − 2	208,2	YKY 5 x 95 mm^2 (Iz=223 [A])
RS − 3	260,25	YKY 5 x 150 mm^2 (Iz=299 [A])
RS − 4	260,25	YKY 5 x 150 mm^2 (Iz=299 [A])
RS − 5	208,2	YKY 5 x 95 mm^2 (Iz=223 [A])

1.10 Dobór łączników na dopływach rozdzielnic siłowych.

Na dopływach rozdzielnic siłowych zostaną zainstalowane zatablicowo rozłączniki izolacyjne trójbiegunowe typu LO − 250Z firmy Aparel o znamionowym prądzie ciągłym równym 250 [A] i znamionowym napięciu pracy równym 660 [V].

1.11 Sprawdzenie dobranych przekrojów przewodów i kabli na dopuszczalne spadki napięć.

Spadek napięcia w obwodzie trójfazowym wyraża się wzorem:

$$U_{\%} = \frac{\sqrt{3} \bullet 100}{U_{N}} \bullet I_{B} \bullet (R \bullet \cos\varphi + X \bullet \sin\varphi)$$

gdzie:

R = R^′ • l

X = X^′ • l

lub dla przypadku, gdy S < 50 mm²:

$$U_{\%} = \frac{100 \bullet P \bullet l}{\gamma \bullet S \bullet U_{N}^{2}}$$

Spadek napięcia na drodze RGnn a RS − 1.

$$U_{\%} = \frac{100 \bullet P \bullet l}{\gamma \bullet S \bullet U_{N}^{2}} = \frac{100 \bullet 33,22 \bullet 10^{3} \bullet 24}{56 \bullet 35 \bullet 400^{2}} = 0,25\ \%$$

Spadek napięcia na drodze RS − 1 a najdalej położona obrabiarka o mocy 1, 1 [kW].

$$U_{\%} = \frac{100 \bullet P \bullet l}{\gamma \bullet S \bullet U_{N}^{2}} = \frac{100 \bullet 1,1 \bullet 10^{3} \bullet 11}{56 \bullet 1,5 \bullet 400^{2}} = 0,09\ \%$$

Spadek napięcia na drodze RS − 1 a najdalej położona obrabiarka o mocy 4 [kW].

$$U_{\%} = \frac{100 \bullet P \bullet l}{\gamma \bullet S \bullet U_{N}^{2}} = \frac{100 \bullet 4 \bullet 10^{3} \bullet 12}{56 \bullet 2,5 \bullet 400^{2}} = 0,21\ \%$$

Spadek napięcia na drodze RS − 1 a najdalej położony wentylator o mocy 1, 5 [kW].

$$U_{\%} = \frac{100 \bullet P \bullet l}{\gamma \bullet S \bullet U_{N}^{2}} = \frac{100 \bullet 1,5 \bullet 10^{3} \bullet 10}{56 \bullet 1,5 \bullet 400^{2}} = 0,11\ \%$$

Spadek napięcia na drodze RS − 1 a najdalej położony piec oporowy o mocy 20 [kW].

$$U_{\%} = \frac{100 \bullet P \bullet l}{\gamma \bullet S \bullet U_{N}^{2}} = \frac{100 \bullet 20 \bullet 10^{3} \bullet 8}{56 \bullet 10 \bullet 400^{2}} = 0,19\ \%$$

Droga	Spadek napięcia
Z RGnn do RS − 1	0, 25 %
Z RS − 1 do obrabiarki o mocy 1, 1 [kW]	0, 09 %
Z RS − 1 do obrabiarki o mocy 4 [kW]	0, 21 %
Z RS − 1 do wentylatora o mocy 1, 5 [kW]	0, 11 %
Z RS − 1 do pieca oporowego o mocy 20 [kW]	0, 19 %

Obliczone spadki napięć mieszczą się w dopuszczalnych normach, a więc przekroje przewodów zostały dobrane poprawnie na dopuszczalne spadki napięcia.

2. Projektowanie instalacji oświetleniowej.

2.1 Obliczenia i dobór rodzaju oświetlenia w wybranych pomieszczeniach.

Do zaprojektowania oświetlenia pomieszczeniach użyto programu DIALux z katalogiem opraw i lamp firmy Philips. Wyniki zestawiono w tabeli poniżej.

Pomieszczenie	Esr [lx]	Ilość	P [W]	Typ oprawy
Duża hala	300	5	1720	TPS 350 4xTL5-80W
Mała hala	300	6	660	TCW060 2xTL-D58W
Rozdzielnia SN	200	2	154	TBS298 2xTL5-35W HFP
Potrzeba własne	200	1	77	TBS298 2xTL5-35W HFP
Szatnia	200	1	77	TBS298 2xTL5-35W HFP
Magazyn podręczny	200	1	77	TBS298 2xTL5-35W HFP
Pomieszczenie elektryków 1	500	2	154	TBS298 2xTL5-35W HFP
Pomieszczenie elektryków 2	500	2	154	TBS298 2xTL5-35W HFP
Laboratorium 1	500	4	308	TBS298 2xTL5-35W HFP
Laboratorium 2	500	2	154	TBS298 2xTL5-35W HFP
Narzędziownia	200	1	77	TBS298 2xTL5-35W HFP
Pokój śniadań	300	2	154	TBS298 2xTL5-35W HFP
Kierownik	300	3	231	TBS298 2xTL5-35W HFP

2.2 Dobór liczby i miejsc ustawienia rozdzielnic oświetleniowych.

Założono, że w zakładzie będą trzy rozdzielnice oświetleniowe.

RO − 1:

Rozdzielnica ta znajduje się na parterze w korytarzu. Zasilane są z niej mała i duża hala.

RO − 2:

Rozdzielnica umieszczona jest na pierwszym piętrze w korytarzu. Zasilane są z niej wszystkie odbiorniki oświetleniowe znajdujące się w pomieszczeniach na pierwszym piętrze budynku.

RO − 3:

Rozdzielnica umieszczona jest na drugim piętrze w korytarzu. Zasilane są z niej wszystkie odbiorniki oświetleniowe znajdujące się w pomieszczeniach na drugim piętrze budynku.

2.3 Podział opraw na obwody oświetleniowe.

Rozdzielnica RO − 1 na parterze.

Pomieszczenie	Esr [lx]	Ilość	P [W]	Typ oprawy
Duża hala	300	5	1720	TPS 350 4xTL5-80W
Mała hala	300	6	660	TCW060 2xTL-D58W

Pomieszczenie	Odbiornik	Ilość	P [W]	Obwód	Faza
Duża hala	TPS 350 4xTL5-80W	3	1032	1	L1
Duża hala	TPS 350 4xTL5-80W	2	688	2	L2
Mała hala	TCW060 2xTL-D58W	6	660	3	L3

Rozdzielnica RO − 2 na pierwszym piętrze.

Pomieszczenie	Esr [lx]	Ilość	P [W]	Typ oprawy
Rozdzielnia SN	200	2	154	TBS298 2xTL5-35W HFP
Potrzeba własne	200	1	77	TBS298 2xTL5-35W HFP
Szatnia	200	1	77	TBS298 2xTL5-35W HFP
Magazyn podręczny	200	1	77	TBS298 2xTL5-35W HFP
Pomieszczenie elektryków 1	500	2	154	TBS298 2xTL5-35W HFP
Pomieszczenie elektryków 2	500	2	154	TBS298 2xTL5-35W HFP

Pomieszczenie	Odbiornik	Ilość	P [W]	Obwód	Faza
Rozdzielnia SN	TBS298 2xTL5-35W HFP	2	231	4	L1
Potrzeba własne	TBS298 2xTL5-35W HFP	1
Szatnia	TBS298 2xTL5-35W HFP	1	231	5	L2
Pomieszczenie elektryków 1	TBS298 2xTL5-35W HFP	2
Pomieszczenie elektryków 2	TBS298 2xTL5-35W HFP	2	231	6	L3
Magazyn podręczny	TBS298 2xTL5-35W HFP	1

Rozdzielnica RO − 3 na drugim piętrze.

Pomieszczenie	Esr [lx]	Ilość	P [W]	Typ oprawy
Laboratorium 1	500	4	308	TBS298 2xTL5-35W HFP
Laboratorium 2	500	2	154	TBS298 2xTL5-35W HFP
Narzędziownia	200	1	77	TBS298 2xTL5-35W HFP
Pokój śniadań	300	2	154	TBS298 2xTL5-35W HFP
Kierownik	300	3	231	TBS298 2xTL5-35W HFP

Pomieszczenie	Odbiornik	Ilość	P [W]	Obwód	Faza
Laboratorium 1	TBS298 2xTL5-35W HFP	4	308	7	L1
Laboratorium 2	TBS298 2xTL5-35W HFP	2	308	8	L2
Pokój śniadań	TBS298 2xTL5-35W HFP	2
Narzędziownia	TBS298 2xTL5-35W HFP	1	308	9	L3
Kierownik	TBS298 2xTL5-35W HFP	3

2.4 Wybór rodzajów przewodów i sposobów ich układania.

Do zasilania odbiorników oświetleniowych wykorzystano przewody YDY – przewody, które są przeznaczone do układania na stałe w pomieszczeniach suchych i wilgotnych. Przewody zostaną poprowadzone z rozdzielni oświetleniowych do opraw oświetleniowych za pomocą drabinek, perforowanych korytek instalacyjnych zlokalizowanych pomiędzy sufitem, a sufitem podwieszanym gdzie takowy występuje oraz przy pomocy rur stalowych instalacyjnych.

2.5 Dobór zabezpieczeń obwodów odbiorczych.

Przykładowe obliczenia dla fazy L1 rozdzielnicy RO − 1.

$$I_{B} = \frac{P}{U \bullet \cos\varphi} = \frac{1032}{230 \bullet 0,90} = 4,99\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

Dobieram zabezpieczenie w postaci wkładki bezpiecznikowej typu Bi Wtz o prądzie znamionowym I_N = 6 [A].

Rozdzielnica RO − 1 na parterze.

Pomieszczenie	Odbiornik	Ilość	P [W]	Obwód	Faza	Zabezpieczenie
Duża hala	TPS 350 4xTL5-80W	3	1032	1	L1	Bi Wtz 6 [A]
Duża hala	TPS 350 4xTL5-80W	2	688	2	L2	Bi Wtz 4 [A]
Mała hala	TCW060 2xTL-D58W	6	660	3	L3	Bi Wtz 4 [A]

Rozdzielnica RO − 2 na pierwszym piętrze.

Pomieszczenie	Odbiornik	Ilość	P [W]	Obwód	Faza	Zabezpieczenie
Rozdzielnia SN	TBS298 2xTL5-35W HFP	2	231	4	L1	Bi Wtz 2 [A]
Potrzeba własne	TBS298 2xTL5-35W HFP	1
Szatnia	TBS298 2xTL5-35W HFP	1	231	5	L2	Bi Wtz 2 [A]
Pomieszczenie elektryków 1	TBS298 2xTL5-35W HFP	2
Pomieszczenie elektryków 2	TBS298 2xTL5-35W HFP	2	231	6	L3	Bi Wtz 2 [A]
Magazyn podręczny	TBS298 2xTL5-35W HFP	1

Rozdzielnica RO − 3 na drugim piętrze.

Pomieszczenie	Odbiornik	Ilość	P [W]	Obwód	Faza	Zabezpieczenie
Laboratorium 1	TBS298 2xTL5-35W HFP	4	308	7	L1	Bi Wtz 2 [A]
Laboratorium 2	TBS298 2xTL5-35W HFP	2	308	8	L2	Bi Wtz 2 [A]
Pokój śniadań	TBS298 2xTL5-35W HFP	2
Narzędziownia	TBS298 2xTL5-35W HFP	1	308	9	L3	Bi Wtz 2 [A]
Kierownik	TBS298 2xTL5-35W HFP	3

2.6 Dobór przekrojów przewodów zasilających odbiorniki oświetleniowe.

Przykładowe obliczenia dla fazy L1 rozdzielnicy RO − 1.

$$I_{B} = \frac{P}{U \bullet \cos\varphi} = \frac{1032}{230 \bullet 0,90} = 4,99\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I_N = 6 [A]

I_B ≤ I_N ≤ I_Z • (k₁•k₂)

$$I_{Z} \geq \frac{I_{N}}{k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{6}{1,06 \bullet 0,8} = 7,08\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

4, 99 ≤ 6 ≤ 7, 08 [A]

I₂ ≤ 1, 45 • I_Z • (k₁•k₂)

I₂ = k • I_N = 1, 9 • 6 = 11, 4 [A]

$$I_{Z} \geq \frac{I_{2}}{1,45 \bullet k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{11,4}{1,45 \bullet 1,06 \bullet 0,8} = 9,27\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

11, 4 ≤ 13, 44 [A]

Dobieram przewód YDY 3x1, 5 mm² dla którego obciążalność prądowa długotrwała wynosi 22 [A] (przewód ułożony w korytku instalacyjnym, tablica 1.13, str. 20).

Zestawienie przekrojów przewodów w podpunkcie 2.7.

2.7 Dobór rur instalacyjnych do przewodów zasilających odbiorniki oświetleniowe.

Rozdzielnica	Faza	Obwód	Przewód	Rura
RO-1	L1	1	YDY 3x1, 5 mm^2	RS − P11
	L2	2	YDY 3x1, 5 mm^2	RS − P11
	L3	3	YDY 3x1, 5 mm^2	RS − P11
RO-2	L1	4	YDY 3x1, 5 mm^2	RS − P11
	L2	5	YDY 3x1, 5 mm^2	RS − P11
	L3	6	YDY 3x1, 5 mm^2	RS − P11
RO-3	L1	7	YDY 3x1, 5 mm^2	RS − P11
	L2	8	YDY 3x1, 5 mm^2	RS − P11
	L3	9	YDY 3x1, 5 mm^2	RS − P11

2.8 Dobór łączników, styczników oraz innych aparatów i osprzętu w obwodach oświetleniowych.

Do zabezpieczenia obwodów oświetleniowych użyte zostały bezpieczniki posiadające wkładkę topikową Bi Wtz (zestawienie w podpunkcie 2.5).

Obwody oświetleniowe zasilane z rozdzielnic oświetleniowych zabezpieczone zostały wyłącznikami różnicowoprądowymi firmy Eaton Moeller CF16 − 25/2/003 − A o znamionowym prądzie zadziałania 30 [mA].

Typy gniazd 1-fazowych firmy Berker:

- jednobiegunowy wyłącznik klawiszowy PL nr kat. 53 3331

- dwubiegunowy wyłącznik podwójny świecznikowy PL nr kat. 53 3335

- łącznik schodowy uniwersalny nr kat. 53 3336

2.9 Obliczanie spodziewanych obciążeń zastępczych rozdzielnic oświetleniowych.

Zakładana jest możliwość pracy wszystkich opraw jednocześnie.

Współczynnik mocy dla wszystkich opraw wynosi cosφ = 0, 9.

$$tg\ \varphi = \frac{\sqrt{1 - \cos^{2}\varphi}}{\cos\varphi} = 0,48$$

Rozdzielnica RO − 1

$$\sum_{i = 1}^{n}P_{i} = 1032 + 688 + 660 = 2380\ \left\lbrack W \right\rbrack$$

$$Q = \sum_{i = 1}^{n}{P_{i} \bullet tg\ \varphi = 2380 \bullet}0,48 = 1152,69\ \left\lbrack v\text{ar} \right\rbrack$$

$$S = \sqrt{\sum_{i = 1}^{n}P_{i}^{2} + Q^{2}} = \sqrt{2380^{2} + {1152,69}^{2}} = 2644,44\ \left\lbrack \text{VA} \right\rbrack$$

$$I = \frac{S}{\sqrt{3} \bullet U} = \frac{2644,44}{\sqrt{3} \bullet 400} = 3,82\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

Rozdzielnica RO − 2

$$\sum_{i = 1}^{n}P_{i} = 231 + 231 + 231 = 693\ \left\lbrack W \right\rbrack$$

$$Q = \sum_{i = 1}^{n}{P_{i} \bullet tg\ \varphi =}692 \bullet 0,48 = 335,64\ \left\lbrack \text{var} \right\rbrack$$

$$S = \sqrt{\sum_{i = 1}^{n}P_{i}^{2} + Q^{2}} = \sqrt{693^{2} + {335,64}^{2}} = 770\ \left\lbrack \text{VA} \right\rbrack$$

$$I = \frac{S}{\sqrt{3} \bullet U} = \frac{770}{\sqrt{3} \bullet 400} = 1,11\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

Rozdzielnica RO − 3

$$\sum_{i = 1}^{n}P_{i} = 308 + 308 + 308 = 924\ \left\lbrack W \right\rbrack$$

$$Q = \sum_{i = 1}^{n}{P_{i} \bullet tg\ \varphi = 924 \bullet 0,48 = 447,51\ \left\lbrack \text{var} \right\rbrack}$$

$$S = \sqrt{\sum_{i = 1}^{n}P_{i}^{2} + Q^{2}} = \sqrt{924^{2} + {447,51}^{2}} = 1026,67\ \left\lbrack \text{VA} \right\rbrack$$

$$I = \frac{S}{\sqrt{3} \bullet U} = \frac{1026,67}{\sqrt{3} \bullet 400} = 1,48\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

Rozdzielnica	Faza	Obwód	P [W]	Σ P [W]	Q [var]	S [VA]	I [A]
RO-1	L1	1	1032	2380	1152,69	2644,44	3,82
	L2	2	688
	L3	3	660
RO-2	L1	4	231	693	335,64	770	1,11
	L2	5	231
	L3	6	231
RO-3	L1	7	308	924	447,51	1026,67	1,48
	L2	8	308
	L3	9	308

2.10 Dobór zabezpieczeń kabli zasilających rozdzielnice oświetleniowe.

Rozdzielnica	Faza	Obwód	P [W]	I [A]	Imax [A]	Zabezpieczenie
RO-1	L1	1	1032	4,99	4,99	WTN − 1 10 [A]
	L2	2	688	3,32
	L3	3	660	3,19
RO-2	L1	4	231	1,12	1,12	WTN − 1 4 [A]
	L2	5	231	1,12
	L3	6	231	1,12
RO-3	L1	7	308	1,49	1,49	WTN − 1 4 [A]
	L2	8	308	1,49
	L3	9	308	1,49

2.11 Dobór przekrojów kabli zasilających rozdzielnice oświetleniowe.

Dla rozdzielnicy RO − 1.

I = 3, 82 [A]

I_N = 10 [A]

I_B ≤ I_N ≤ I_Z • (k₁•k₂)

$$I_{Z} \geq \frac{I_{N}}{k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{10}{1,06 \bullet 0,8} = 11,79\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

3, 82 ≤ 10 ≤ 11, 79 [A]

I₂ ≤ 1, 45 • I_Z • (k₁•k₂)

I₂ = k • I_N = 1, 9 • 10 = 19 [A]

$$I_{Z} \geq \frac{I_{2}}{1,45 \bullet k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{19}{1,45 \bullet 1,06 \bullet 0,8} = 15,45\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

19 ≤ 22, 41 [A]

Dobieram przewód YKY 5x2, 5 mm² dla którego obciążalność prądowa długotrwała wynosi 20 [A] (przewód ułożony w kanale kablowym, tablica 1.7, str. 17).

Dla rozdzielnicy RO − 2.

I = 1, 12 [A]

I_N = 4 [A]

I_B ≤ I_N ≤ I_Z • (k₁•k₂)

$$I_{Z} \geq \frac{I_{N}}{k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{4}{1,06 \bullet 0,8} = 4,72\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

1, 12 ≤ 4 ≤ 4, 72 [A]

I₂ ≤ 1, 45 • I_Z • (k₁•k₂)

I₂ = k • I_N = 2, 1 • 4 = 8, 4 [A]

$$I_{Z} \geq \frac{I_{2}}{1,45 \bullet k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{8,4}{1,45 \bullet 1,06 \bullet 0,8} = 6,83\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

8, 4 ≤ 9, 91 [A]

Dobieram przewód YKY 5x1, 5 mm² dla którego obciążalność prądowa długotrwała wynosi 15 [A] (przewód ułożony w kanale kablowym, tablica 1.7, str. 17).

Dla rozdzielnicy RO − 3.

I = 1, 49 [A]

I_N = 4 [A]

I_B ≤ I_N ≤ I_Z • (k₁•k₂)

$$I_{Z} \geq \frac{I_{N}}{k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{4}{1,06 \bullet 0,8} = 4,72\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

1, 49 ≤ 4 ≤ 4, 72 [A]

I₂ ≤ 1, 45 • I_Z • (k₁•k₂)

I₂ = k • I_N = 2, 1 • 4 = 8, 4 [A]

$$I_{Z} \geq \frac{I_{2}}{1,45 \bullet k_{1} \bullet k_{2}} = \frac{8,4}{1,45 \bullet 1,06 \bullet 0,8} = 6,83\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

8, 4 ≤ 9, 91 [A]

Dobieram przewód YKY 5x1, 5 mm² dla którego obciążalność prądowa długotrwała wynosi 15 [A] (przewód ułożony w kanale kablowym, tablica 1.7, str. 17).

Rozdzielnica	Przewód
RO − 1	YKY 5x2, 5 mm^2
RO − 2	YKY 5x1, 5 mm^2
RO − 3	YKY 5x1, 5 mm^2

2.12 Dobór łączników na dopływach rozdzielnic oświetleniowych.

Na dopływach rozdzielnic oświetleniowych zostaną zainstalowane rozłączniki izolacyjne trójbiegunowe firmy Schneider Electric (nr. katalogowy A9S60340) o znamionowym prądzie ciągłym równym 40 [A] i znamionowym napięciu pracy równym 415 [V].

Rozdzielnica	Rozłącznik
RO − 1	A9S60340
RO − 2	A9S60340
RO − 3	A9S60340

2.13 Sprawdzenie dobranych przekrojów przewodów i kabli na dopuszczalne spadki napięcia.

Spadek napięcia w obwodzie jednofazowym wyraża się wzorem:

$$U_{\%} = \frac{200}{U_{\text{Nf}}} \bullet I_{B} \bullet (R \bullet \cos\varphi + X \bullet \sin\varphi)$$

gdzie:

R = R^′ • l

X = X^′ • l

lub dla przypadku, gdy S < 50 mm²:

$$U_{\%} = \frac{200 \bullet P \bullet l}{\gamma \bullet S \bullet U_{\text{Nf}}^{2}}$$

Spadek napięcia na drodze RGnn a RO − 1.

$$U_{\%} = \frac{100 \bullet P \bullet l}{\gamma \bullet S \bullet U_{N}^{2}} = \frac{100 \bullet 2380 \bullet 7}{56 \bullet 2,5 \bullet 400^{2}} = 0,07\ \%$$

Spadek napięcia na drodze RGnn a RO − 2.

$$U_{\%} = \frac{100 \bullet P \bullet l}{\gamma \bullet S \bullet U_{N}^{2}} = \frac{100 \bullet 693 \bullet 12}{56 \bullet 1,5 \bullet 400^{2}} = 0,06\ \%$$

Spadek napięcia na drodze RGnn a RO − 3.

$$U_{\%} = \frac{100 \bullet P \bullet l}{\gamma \bullet S \bullet U_{N}^{2}} = \frac{100 \bullet 924 \bullet 16}{56 \bullet 1,5 \bullet 400^{2}} = 0,11\ \%$$

Spadek napięcia na drodze RO − 1 a najdalszy obwód oświetleniowy.

$$U_{\%} = \frac{200 \bullet P \bullet l}{\gamma \bullet S \bullet U_{N}^{2}} = \frac{200 \bullet 1032 \bullet 25}{56 \bullet 1,5 \bullet 230^{2}} = 1,16\ \%$$

Spadek napięcia na drodze RO − 2 a najdalszy obwód oświetleniowy.

$$U_{\%} = \frac{200 \bullet P \bullet l}{\gamma \bullet S \bullet U_{N}^{2}} = \frac{200 \bullet 231 \bullet 14}{56 \bullet 1,5 \bullet 230^{2}} = 0,15\ \%$$

Spadek napięcia na drodze RO − 3 a najdalszy obwód oświetleniowy.

$$U_{\%} = \frac{200 \bullet P \bullet l}{\gamma \bullet S \bullet U_{N}^{2}} = \frac{200 \bullet 308 \bullet 12}{56 \bullet 1,5 \bullet 230^{2}} = 0,17\ \%$$

Droga	Spadek napięcia
Z RGnn do RO − 1	0, 07 %
Z RGnn do RO − 2	0, 06 %
Z RGnn do RO − 3	0, 11 %
Z RO − 1 do najdalszego obwodu	1, 16 %
Z RO − 2 do najdalszego obwodu	0, 15 %
Z RO − 3 do najdalszego obwodu	0, 17 %

Obliczone spadki napięć mieszczą się w dopuszczalnych normach, a więc przekroje przewodów zostały dobrane poprawnie na dopuszczalne spadki napięcia.

3. Kompensacja mocy biernej.

Sekcja	Rozdzielnica	P [kW]	Q [kvar]	Psum [kW]	Qsum [kvar]	tg φN
1	RS − 1	33,22	10,13	202,6	133,28	0,66
	RS − 2	83	65
	RS − 5	84	57
	RO − 1	2,38	1,15
2	RS − 3	107	79	211,62	151,78	0,72
	RS − 4	103	72
	RO − 2	0,69	0,34
	RO − 3	0,92	0,45

Q_K = P • (tg φ_N − tg φ_w)

$$\text{tg\ }\varphi_{N} = \frac{Q}{P}$$

tg φ_w = 0, 4

ΣP = 414, 22 [kW]

ΣQ = 285, 06 [kvar]

Q_S1 = 202, 6 • (0,66−0,4) = 52, 68 [kvar]

Q_S2 = 211, 62 • (0,72−0,4) = 67, 72 [kvar]

Q_S1 S2 = 414, 22 • (0,69−0,4) = 120, 12 [kvar]

Dobieram baterie kondensatorowe BK − 88 o mocy 120 [kvar] i stopniu regulacji 20 [kvar].

$$I = \frac{Q}{\sqrt{3} \bullet U_{N}} = \frac{120}{\sqrt{3} \bullet 400} = 173,21\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

I_N ≥ (1, 3 ÷ 1, 6)•I = (225, 17 ÷ 277, 13)

Dobieram zabezpieczenie w postaci wkładki bezpiecznikowej przemysłowej zwłocznej nożowej typu NH (WTN) o charakterystyce gG i prądzie znamionowym równym 300 [A].

1, 4 • I ≤ I_N ≤ I_Z

1, 4 • 173, 21 ≤ 300 ≤ I_Z

242, 49 ≤ 300 ≤ I_Z

I₂ = 1, 6 • I_N = 1, 6 • 300 = 480 [A]

I₂ ≤ 1, 45 • I_Z

480 ≤ 1, 45 • I_Z → I_Z ≥ 331, 03 [A]

Dobieram kabel YKY 5 x 185 mm² dla którego obciążalność prądowa długotrwała wynosi 341 [A] (tablica 1.9, str. 18).

Bateria	Zabezpieczenie	Kabel
BK − 88  120/20	WTN/gG 300[A]	YKY 5 x 185 mm^2

4. Dobór transformatorów SN/nn.

Q_S1 S2 = 414, 22 • (0,69−0,4) = 120, 12 [kvar]

ΣP = 414, 22 [kW]

ΣQ = 285, 06 [kvar]

Q_k = ΣQ − Q_S1 S2 = 285, 06 − 120, 12 = 164, 94 [kvar]

$$S_{T} = \sqrt{\Sigma P^{2} + Q_{k}^{2}} = \sqrt{{414,22}^{2} + {164,94}^{2}} = 445,85\ \left\lbrack \text{kVA} \right\rbrack$$

S_T^′ = 1, 25 • S_T = 1, 25 • 445, 85 = 557, 31 [kVA]

Dobieram 2 transformatory o mocy 630 [kVA].

Właściwości dobranych transformatorów:

• Straty jałowe P_Fe = 1300 [W]

• Straty obciążenia P_Cu = 6500 [W]

• Prąd stanu jałowego I_0% = 1, 8 %

• Napięcie zwarcia U_Z% = 4 %

Straty w miedzi procentowe.

$$P_{Cu\%} = \frac{P_{\text{Cu}}}{S} \bullet 100 = \frac{6500}{63000} \bullet 100 = 1,32\ \%$$

Straty napięcia procentowe.

$$U_{X\%} = \sqrt{U_{Z\%}^{2} - P_{Cu\%}^{2}} = \sqrt{4^{2} - {1,32}^{2}} = 3,78\ \%$$

Rezystancja.

$$R_{T} = \frac{10 \bullet P_{Cu\%} \bullet U_{N}^{2}}{S} = \frac{10 \bullet 1,32 \bullet {0,4}^{2}}{630} = 3,35\ \left\lbrack m\Omega \right\rbrack$$

Reaktancja.

$$X_{T} = \frac{10 \bullet U_{X\%} \bullet U_{N}^{2}}{S} = \frac{10 \bullet 3,78 \bullet {0,4}^{2}}{630} = 9,6\ \left\lbrack m\Omega \right\rbrack$$

Impedancja.

$$Z_{T} = \sqrt{R_{T}^{2} + X_{T}^{2}} = \sqrt{{3,35}^{2} + {9,6}^{2}} = 10,17\ \left\lbrack m\Omega \right\rbrack$$

5. Sprawdzenie skuteczności środków ochrony przeciwporażeniowej.

Dla rozdzielnicy RS − 1.

Dane:

l = 24 [m]

S = 35 [mm²]

R_T = 3, 35 [mΩ]

X_T = 9, 6 [mΩ]

Obliczenia:

$$R_{l} = \frac{24}{56 \bullet 35} = 12,25\ \left\lbrack m\Omega \right\rbrack$$

R = 2 • R_l + R_T = 2 • 12, 25 + 3, 35 = 27, 84 [mΩ]

X ≪ R

$$Z_{s} = \sqrt{R^{2} + X_{T}^{2}} = \sqrt{{(27,84 \bullet 10^{- 3})}^{2} + {(9,6 \bullet 10^{- 3})}^{2}} = 29,45\ \left\lbrack m\Omega \right\rbrack$$

$$I_{k}^{"} = \frac{k \bullet U_{N}}{\sqrt{3} \bullet Z_{s}} = \frac{1,05 \bullet 400}{\sqrt{3} \bullet 29,45 \bullet 10^{- 3}} = 8233,86\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

Prąd zapewniający samoczynne wyłączenie zasilania w czasie nieprzekraczającym 5 [s] na podstawie charakterystyki czasowo-prądowej dla wkładki bezpiecznika WTN − 1 80 [A] wynosi 432 [A].

$$I_{k}^{"} > 432\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

Ochrona przed dotykiem pośrednim dla rozdzielnicy RS − 1 jest zapewniona.

Warunek wyłączenia dla układu TN − S.

Z_s • I_a ≤ U₀

I_a = k • I_N

k = 5, 4

29, 45 • 10⁻³ • 5, 4 • 80 = 12, 72 ≤ 400

Warunek wyłączenia jest spełniony.

Dla najdalej położonej obrabiarki o mocy 4 [kW].

l = 12 [m]

$$R_{Rs - 1\ do\ piec} = \frac{l}{\gamma \bullet S} = 85,71\ \left\lbrack m\Omega \right\rbrack$$

R = R_T + 2 • R_l + 2 • R_{Rs − 1 do piec} = 3, 35 + 2 • 12, 25 + 2 • 85, 71 = 198, 53 [mΩ]

$$Z_{s} = \sqrt{R^{2} + X_{T}^{2}} = \sqrt{{(198,53 \bullet 10^{- 3})}^{2} + {(9,6 \bullet 10^{- 3})}^{2}} = 198,78\ \left\lbrack m\Omega \right\rbrack$$

$$I_{k}^{"} = \frac{k \bullet U_{N}}{\sqrt{3} \bullet Z_{s}} = \frac{1,05 \bullet 400}{\sqrt{3} \bullet 198,78 \bullet 10^{- 3}} = 1219,89\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

Prąd zapewniający samoczynne wyłączenie zasilania w czasie nieprzekraczającym 5 [s] na podstawie charakterystyki czasowo-prądowej dla wkładki bezpiecznika WTN − 1 32 [A] wynosi 302 [A].

$$I_{k}^{"} > 302\ \left\lbrack A \right\rbrack$$

Ochrona przed dotykiem pośrednim dla najdalej położonej obrabiarki o mocy 4 [kW] jest zapewniona.

Warunek wyłączenia dla układu TN − S.

Z_s • I_a ≤ U₀

I_a = k • I_N

k = 9, 4

198, 78 • 10⁻³ • 9, 4 • 32 = 59, 79 ≤ 400

Warunek wyłączenia jest spełniony.

Rozdzielnica	Odbiornik	Prąd zwarcia	Prąd zadziałania	Warunek	Warunek TN − S
RGnn	RS − 1	8233,86	432	t ≤ 5 [s]	12, 72 ≤ 400
RGnn	RS − 2	19249,86	925	t ≤ 5 [s]	11, 49 ≤ 400
RGnn	RS − 3	17088,66	1310	t ≤ 5 [s]	18, 45 ≤ 400
RGnn	RS − 4	17936,62	1310	t ≤ 5 [s]	17, 58 ≤ 400
RGnn	RS − 5	16376,57	925	t ≤ 5 [s]	13, 51 ≤ 400
RS − 1	Obrabiarka 1, 1 [kW]	838,54	90	t ≤ 0, 2 [s]	26, 84 ≤ 400
RS − 1	Obrabiarka 4 [kW]	1219,89	302	t ≤ 0, 2 [s]	59, 79 ≤ 400
RS − 1	Wentylator 1, 5 [kW]	913,73	90	t ≤ 0, 2 [s]	23, 88 ≤ 400
RS − 1	Piec oporowy 20 [kW]	4288,93	302	t ≤ 0, 2 [s]	17, 01 ≤ 400
RGnn	RO − 1	2352,29	46	t ≤ 5 [s]	4, 74 ≤ 400
RGnn	RO − 2	840,52	18	t ≤ 5 [s]	5, 19 ≤ 400
RGnn	RO − 3	631,98	18	t ≤ 5 [s]	6, 91 ≤ 400
RO − 1	Najdalszy obwód	199,78	37,2	t ≤ 0, 4 [s]	25, 96 ≤ 400
RO − 2	Najdalszy obwód	224,26	19	t ≤ 0, 4 [s]	11, 81 ≤ 400
RO − 3	Najdalszy obwód	208,31	19	t ≤ 0, 4 [s]	12, 72 ≤ 400

6. Sprawdzenie selektywności działania zabezpieczeń.

W przypadku wystąpienia zakłócenia powinno nastąpić odłączenie tylko obwodu prądowego objętego zakłóceniem. Aby zachowana była selektywność wyłączeń, stosunek pomiędzy prądami znamionowymi zabezpieczeń – bezpieczników topikowych następujących w szeregu po sobie powinien być większy niż 1, 6.

Odbiorniki podłączone do RS − 1 z zabezpieczeniem WTN − 1 80 [A]
Odbiornik
Obrabiarka o mocy 1, 1 [kW]
Obrabiarka o mocy 4 [kW]
Piec oporowy o mocy 20 [kW]
Wentylator o mocy 1, 5 [kW]

Rozdzielnia	Zabezpieczenie	Obwód	Zabezpieczenie	Stosunek IN B1/IN B2
RO-1	WTN − 1 10 [A]	1	Bi Wtz 6 [A]	1, 67
		2	Bi Wtz 4 [A]	2, 5
		3	Bi Wtz 4 [A]	2, 5
RO-2	WTN − 1 4 [A]	4	Bi Wtz 2 [A]	2
		5	Bi Wtz 2 [A]	2
		6	Bi Wtz 2 [A]	2
RO-3	WTN − 1 4 [A]	7	Bi Wtz 2 [A]	2
		8	Bi Wtz 2 [A]	2
		9	Bi Wtz 2 [A]	2

W projektowanej instalacji stosunek dla następujących po sobie bezpieczników jest zachowany, dzięki czemu zabezpieczenia będą działać selektywnie.

7. Sprawdzenie dobranych przewodów i kabli oraz aparatury rozdzielczej na warunki zwarciowe.

W przypadku określenia odporności przewodów na warunki zwarciowe konieczne jest określenie parametru t_gr, czyli czasu granicznego. Jest to czas trwania zwarcia, w którym temperatura przewodu nie podniesie się powyżej granicy uszkodzeń.

$$t_{\text{gr}} = \left( \frac{k \bullet S}{I_{k}^{"}} \right)^{2}$$

gdzie:

t_gr – graniczny czas trwania zwarcia,

k – współczynnik charakterystyczny przewodów i kabli miedzianych w izolacji z polwinitu k = 115,

S – przekrój przewodu,

$I_{k}^{"}$ – początkowy prąd zwarciowy.

Czas graniczny powinien być większy od czasu wyłączenia urządzenia zabezpieczającego obwód, który odczytujemy z charakterystyki czasowo-prądowej urządzenia:

$$t_{\text{gr}} > t_{w}\left( I_{k}^{"} \right)$$

gdzie:

t_w – czas wyłączenia urządzenia zabezpieczającego obwód, zależny od wielkości prądu zwarcia.

Dodatkowo, jeżeli t_w < 0, 1 [s] to spełniony musi zostać warunek:

(k•S)² ≥ I² • t

gdzie:

I² • t – całka Joule’a wyłączenia urządzenia zabezpieczającego obwód, odczytana z katalogu producenta zabezpieczenia.

Obliczenia dla rozdzielnicy RS − 1.

Zabezpieczenie WTN − 1 80 [A]

k = 115

$I_{k}^{"} = 8233,86\ \left\lbrack A \right\rbrack$

S = 35 [mm²]

$$t_{\text{gr}} = \left( \frac{k \bullet S}{I_{k}^{"}} \right)^{2} = \left( \frac{115 \bullet 35}{8233,86} \right)^{2} = 0,24\ \left\lbrack s \right\rbrack$$

Z charakterystyki czasowo-prądowej bezpiecznika WTN − 1 80 [A] odczytuje dla prądu zwarcia 8233, 86 [A] czas wyłączenia poniżej 0, 1 [s], sprawdzam zależność dodatkową.

(k•S)² ≥ I² • t

16200625 ≥ 28460

Warunek jest spełniony.