PROJEKT ZASILANIA ENERGIĄ ELEKTRYCZNĄ ODDZIAŁU NR1 ZAKŁADU PRODUKCJI OSPRZĘTU ELEKTRYCZNEGO

OPRACOWAŁ:

Piotr Niwa

NR ALBUMU 182070

TELEFON: [phone]

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA

WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY W-5

ROK AKADEMICKI 2011/2012

Kurs: Urządzenia elektryczne- Projekt

Zakład Urządzeń Elektroenergetycznych (ZUE)

Instytut Energoelektryki (I-8)

Prowadzący: Dr inż. Janusz Konieczny

Ocena…………………………………..

Spis treści

1. Opis techniczny obiektu i specyfikacji zasilania

1. charakter obiektu i zasilania

2. Zestawienie dobranych urządzeń dla oddziału 1

3. Zestawienie mocy dla oddziału Nr 2 - montażowy

4. Zestawienie mocy czynnej i biernej zapotrzebowanej dla wszystkich oddziałów zakładu

5. Zestawienie mocy całkowitej całego zakładu

2. Obliczenia projektowe

1. Oddział Nr 1 - wtryskarek (metoda n_z)

A - Klasyfikacja urządzeń do grup i obliczanie mocy

B - Projekt oświetlenia ogólnego

C - Obliczanie mocy zapotrzebowanej elektrycznej

2. Oddział Nr 2 - montażowy (metoda k_z)

A - Klasyfikacja urządzeń do grup i przypisywanie mocy

B - Obliczanie mocy zapotrzebowanej elektrycznej

3. Obliczanie mocy całkowitych dla całego zakładu

4. Dobór baterii kondensatorów

5. Dobór transformatora

6. Dobór WLZ - wewnętrznej Linii Zasilającej

7. Dobór przewodów zasilających do urządzeń

A - Wtryskarka

B - Wentylator

C - Gniazdo trójfazowe

D - Gniazdo jednofazowe

8. Literatura

9. Załączniki

Opis techniczny obiektu i specyfikacji zasilania

1. charakter obiektu i zasilania

Oddział Wtryskarek zakładu produkcji osprzętu elektrycznego jest to oddział o wymiarach 20m x 15m x 5m i jest to pomieszczenie przemysłowe, które zasilane jest z rozdzielnicy oddziałowej RO1 umiejscowionej jak w załączniku 4 w klasie zasilania III. W rozdzielnicy tej znajdują się wszystkie zabezpieczenia obwodów prowadzonych w oddziale. Rozdzielnica zasilana jest z szyn niskiego napięcia stacji SO1 poprzez kabel WLZ, który ułożony jest we wspólnym wykopie razem z dwoma dodatkowymi kablami przy odległości między sąsiednimi kablami 12,5cm przy długości linii 180m. Linię WLZ stanowi czterożyłowy kabel YKwYżo 0,6/1 KV 3x300 mm² SM + 1x240 mm² SM produkcji techno kabel. W stacji oddziałowej SO1 zainstalowany został transformator żywiczny TZE 1000/20 o przekładni 6,3KV/0,4KV o układzie połączeń uzwojeń Dy5 , produkcji ABB ELTA. Na szynach niskiego napięcia SO1 zainstalowana została również bateria kondensatorów do kompensacji mocy biernej BK-360 340/25 produkcji Olmex. Instalacja wewnętrzna oparta jest tylko i wyłącznie na przewodach miedzianych. Z czego te przewody które zasilają wtryskarki i wentylatory, rozmieszczone jak na załączniku 4, prowadzone są w korytkach kablowych perforowanych (o szerokości 100m i wysokości 40mm) podwieszonych pod sufitem pomieszczenia na wysokości 5m, a przewody do zasilania gniazd trój i jednofazowych prowadzone są w listwach instalacyjnych naściennych na wysokości 4m ponad posadzką. Zejścia przewodów z tras kablowych do zasilania gniazd prowadzić w rurkach instalacyjnych w pionie. Uchwyty stosować co 0,3m, gniazda montować na wysokości 1,4m od posadzki. Korytko kablowe zakryć pokrywą po montażu a wszystkie wyjścia kabli i przewodów z tras kablowych zabezpieczyć dławicami oraz gumami krawędziowymi. Łuki oraz zejścia trasy wykonywać z fabrycznych części do tras kablowych. Rozmieszczenie urządzeń stacjonarnych oraz gniazd do zasilania urządzeń przenośnych zostały naniesione na podkładkę budowlaną. Zastosowane silniki to silniki indukcyjne, klatkowe w obudowie kołnierzowej o mocach 8,5 KW oraz 3kW. Silniki zabezpieczone są przed zwarciami przez bezpieczniki topikowe APATOR oraz przed przeciążeniami przez przekaźniki elektroniczne Moeller, natomiast gniazda zabezpieczone są przed zwarciami i przeciążeniami przez wyłączniki instalacyjne S 304 i 302 a jako ochronę przed dotykiem pośrednim zastosowałem wyłączniki różnicowoprądowe Legrand P304 oraz P302 Zejścia tras kablowych z wysokości wykonać przy pomocy profili wsporczych „C „ firmy HILTI. Przy każdym urządzeniu wskazanym jest zostawić zapas przewodu zasilającego jako zabezpieczenie w razie upalenia się przewodu na łączeniu lub zacisku. Instalacja winna być wykonana zgodnie z obowiązującymi normami, wiedzą techniczną oraz ze sztuką przez wykwalifikowany zespół.

2. Zestawienie dobranych urządzeń dla oddziału 1

Gniazda wtykowe

	Jednofazowe		Trójfazowe
producent		Legrand	Legrand
Typ		BT P17 Tempra - z tworzywa	BT P17 Tempra - z tworzywa
Prąd znamionowy		16A	63A
Napięcie		230V	400V
częstotliwość		50/60 HZ	50/60 HZ
Bieguny		2P+Z	3P+N+Z
Stopień ochrony		IP44	IP67
Materiał		Plastik	Plastik
Temperatura pracy		-25 ^C do +40^C	-25 ^C do +40^C

Silniki

	Wtryskarka	Wentylator
producent	ABRA-G	ABRA-G
Typ	Sg 132S-2B	Skg 100L-2
Prąd znamionowy	13,9	6,1
Napięcie	230Δ/400Y	230Δ/400Y
sprawność	0.89	0.83
cosϕ	0.88	0.86
Krotność prądu rozruchowego	7.5x InM	7.5x InM
Poziom mocy akustycznej	85dB	81dB
waga	71 Kg	25 Kg

3. Zestawienie mocy dla oddziału Nr 2 - montażowy

Odbiorniki energii elektrycznej	Pn [kW], łączna znamionowa moc zainstalowana czynna odbiorników w oddziale
Gniazda Jednofazowe	10
Gniazda trójfazowe	20
Pompy	30
Tunele promiennikowe	50
Zgrzewarki punktowe	30
oświetlenie	10
Suma	150

4. Zestawienie mocy czynnej i biernej zapotrzebowanej dla wszystkich oddziałów zakładu

Oddział	Pzw, kW	Qzw, kVar	Cosϕzw
I wtryskarek	143,78	220,41	0,55
II montażowy	73,9	39,28	0,88
III	200	200	0,70
IV	150	130,5	0,75

5.Zestawienie mocy całkowitej całego zakładu

Moc
czynna, kW	bierna, kVar	pozorna, kVA
510,91	575,05	769,23
cosϕ zakładu
0,66

Obliczenia projektowe

1.Oddział Nr 1 - wtryskarek (metoda n_z)

A - Klasyfikacja urządzeń do grup i obliczanie mocy

I Grupa : Urządzenia elektryczne przenośne:

1. Gniazda Trójfazowe (U_n=400V, I_n=63A)

P_n1k(3F) = · I_n · U_n · cos ϕ =
· 400V · 63A · 0,5 = 21,82 KW

= 8 · 21,82 KW = 174,56KW

2. Gniazda Jednofazowe (U_n=230V, I_n=16A)

P_n1k(1F) =
I_n · U_n · cosϕ = 230V · 16A · 0,5 = 1,84 KW

= 12 · 1,84 KW= 22,08 KW

Moc całkowita zainstalowanych gniazd

P_n1 =
= (8 · 21,82 KW) + (12 · 1,84 KW) = 196,64 KW

II Grupa : obrabiarka do produkcji wieloseryjnej:

K_w= 0,16, cosϕ= 0,55, tgϕ= 1,53

1. 6 wtryskarek - wybrane dane techniczne silników: P_n=8,5 KW, η= 0,89

Moc znamionowa elektryczna : P_n2k =
= 9,55 kW

P_n2k=
= 6 · 9,55 KW = 57,3 KW

III Grupa : Wentylatory :

K_w= 0,60, cosϕ= 0,80, tgϕ= 0,75

1. 10 wentylatorów - wybrane dane techniczne silników: P_n=3 KW, η= 0,83

Moc znamionowa elektryczna : P_n3k =
= 3,61kW

P_n3k=
= 10*3,61 KW = 36,1 KW

IV Grupa :Oświetlenie (oprawy fluorescencyjne)

P_n4k = P_osw = 4,13KW

Q_osw= P_osw · tgϕ = 4,13KW · 0,33 = 1,36 Kvar

B - Obliczanie mocy zapotrzebowanej dla Oddziału wtryskarek

Zastępcza liczba odbiorników:

n_z=
= (196,64+57,3+36,1)²/8*21,82²+12*1,84²+6*9,55²+10*3,61²=18,59kW

Średni współczynnik wykorzystania k_w :

k_w =
= 0,06*196,64+0,16*57,3+0,60*36,1/196,64+57,3+36,1=0,15

Współczynnik szczytu k_s :

k_s = 1 +

=3,21

Moc czynna zapotrzebowana dla oddziału Wtryskarek P_zc1 :

P_zc1= k_s
k_w
+ P_osw =3,21*0,15*(196,64+57,3+36,1)+4,13=143,78kW

Moc bierna zapotrzebowana dla oddziału remontowego Q_zc1 :

Q_zc1= k_s
k_w
+ Q_osw = k_s
k_w

tgϕ_ni + Q_osw

=3,21*0,15*(196,64*1,73+57,3*1,53+36,1*0,75)+ 1,36=220,41kvar

Moc pozorna zapotrzebowana dla oddziału remontowego S_zc1 :

S_zc1=
=263,16kVA

Współczynnik mocy dla oddziały remontowego cosϕ_zc1 :

cosϕ_zc1=
=143,78/263,16=0,55

2.Oddział Nr 2 - montażowy (metoda k_z)

A - Klasyfikacja urządzeń do grup i przypisywanie mocy

I Grupa: urządzenia elektryczne przenośne:

k_z=0,10, cosϕ= 0,50, tgϕ= 1,73

1. Gniazda Trójfazowe - P_n1-G3= 20 KW

2. Gniazda Jednofazowe - P_n1-G1= 10 KW

Całkowita moc zainstalowana odbiorników w grupie :

P_n1=
= P_n1-G3 + P_n1-G1 = 20 KW + 10 KW = 30 KW

Moc czynna zapotrzebowana odbiorników w grupie :

P_z1= k_z1
= k_z1
P_n1 = 0,10*30=3kW

Moc bierna zapotrzebowana odbiorników w grupie :

Q_z1= P_z1
tgϕ_z1 = 1,73*3kW=5,19kvar

II Grupa:Pompy

k_z=0,75 cosϕ= 0,85 tgϕ= 0,62

P_n2=
= P_n2-M=30kW

Moc czynna zapotrzebowana odbiorników w grupie :

P_z2= k_z
= k_z2
P_n2 = 0,75*30=22,5kW

Moc bierna zapotrzebowana odbiorników w grupie :

Q_z2= P_z2
tgϕ_z2 =22,5*0,62=13,95kvar

III Grupa:tunele promiennikowe

k_z=0,65 cosϕ= 0,95 tgϕ= 0,32

P_n3=
= P_n3-M=50kW

Moc czynna zapotrzebowana odbiorników w grupie :

P_z3= k_z
= k_z3
P_n3 = 0,65*50=32,5kW

Moc bierna zapotrzebowana odbiorników w grupie :

Q_z3= P_z3
tgϕ_z3 =32,5*0,32=10,4kvar

IV Grupa:Zgrzewarki punktowe

k_z=0,23 cosϕ= 0,65 tgϕ= 1,15

P_n4=
= P_n3-M=30kW

Moc czynna zapotrzebowana odbiorników w grupie :

P_z4= k_z
= k_z4
P_n4 =0,23*30=6,9kW

Moc bierna zapotrzebowana odbiorników w grupie :

Q_z4= P_z4
tgϕ_z4 = 6,9*1,15=7,94kvar

V Grupa:Oświetlenie

k_z=0,90, cosϕ= 0,98, tgϕ= 0,20

Całkowita moc zainstalowana odbiorników w grupie :

P_n5=
= P_n5-0= 10 KW

Moc czynna zapotrzebowana odbiorników w grupie :

P_z5= k_z
= k_z5
P_n5 = 0,90
10KW = 9 KW

Moc bierna zapotrzebowana odbiorników w grupie :

Q_z5= P_z5
tgϕ_z5 = 0,20
9KW = 1,8 Kvar

B - Obliczanie mocy zapotrzebowanej dla montażowego

Moc czynna zapotrzebowana dla oddziału montażowego :

k_j = 1

P_zw= k_j

= 1
(3+22,5+32,5+6,9+9) = 73,9KW

Moc bierna zapotrzebowana dla oddziału montażowego :

Q_zw=
=5,19+13,95+10,4+7,94+1,8 = 39,28 Kvar

Moc Pozorna zapotrzebowana dla oddziału montażowego :

S_zw=
= 83,69kvar

Współczynnik mocy dla oddziału montażowego :

cosϕ_zw= Pzw/Szw=73,9/83,69=0,88

3.Obliczanie mocy całkowitych dla całego zakład

Określanie mocy czynnej zapotrzebowanej i biernej zapotrzebowanej dla wszystkich wydziałów zakładu przemysłowego :

1. oddział I - Wtryskarek

cosϕ = 0,55, tgϕ = 1,53

Moc czynna zapotrzebowana: P_zw1= 143,78kW

Moc bierna zapotrzebowana: Q_zw1= P_zw1
tgϕ_zw1 =219,98kvar

2. oddział II - montażowy

cosϕ = 0,88, tgϕ = 0,53

Moc czynna zapotrzebowana: P_zw2= 73,9KW

Moc bierna zapotrzebowana: Q_zw2= P_zw2
tgϕ_zw2 =73,9*0,53=42,35kvar

3. oddział III

cosϕ = 0,70, tgϕ = 1

Moc czynna zapotrzebowana: P_zw3= 200KW

Moc bierna zapotrzebowana: Q_zw3= P_zw3
tgϕ_zw3 =200*1=200kvar

4. oddział IV

cosϕ = 0,75, tgϕ = 0,87

Moc czynna zapotrzebowana: P_zw4= 150KW

Moc bierna zapotrzebowana: Q_zw4= P_zw4
tgϕ_zw4 =150*0,87=130,5kvar

Określenie mocy czynnej zapotrzebowanej (sumarycznej) i mocy biernej zapotrzebowanej (sumarycznej) dla całego zakładu przemysłowego :

∑Pzwk=143,78+73,9+200+150=567,68kW

∑Qzwk=219,98+42,35+200+130,5=592,83kvar

Określenie całkowitej mocy czynnej zapotrzebowanej P_z i całkowitej mocy biernej zapotrzebowanej Q_z dla zakładu przemysłowego :

k_jc= 0,9; k_jb= 0,97

P_z= k_jc
= 0,9*567,68=510,91kW

Q_z= k_jb
= 0,97*592,83=575,05kvar

S_z =769,23kVA

Cosϕ_z= P_z/ S_z=510,91/769,23=0,66

4.Dobór baterii Kondensatorów

Moc Bierna do skompensowania :

Q_k=P_s (tgϕ_s - tgϕ_k) =510,91(1,12-0,466)=334,15 Kvar

Wybieram baterię kondensatorów typu : BK-360-340/20 produkowaną przez OLMEX

Sprawdzam poprawność doboru baterii Kondensatorów:

Q_krz ≥ Q_k 340 Kvar ≥ 334,15 Kvar

U_nk = U_ns = 400V

S_s=
=562,39kVA

Cosϕ_rz =
=510,91/562,39=0,91

Cosϕ_dop ≥ Cosϕ_krz ≥ Cosϕ_k 0,95 ≥ 0,91 ≥ 0,90

Wybieram baterie kondensatorów typu : BK-360 340/20, produkcji Olmex (książka - tab. 6.3, str. 146) - załącznik 5

5.Dobór Transformatora

Obliczeniowa szczytowa moc pozorna :

S_s=
=562,39kVA

S_s = S_obs = 562,39kVA

Moc znamionowa transformatora S_NT :

S_NT ≥ k_r · S_obs

S_NT ≥ 1,1*562,39kVA=618,63 KVA

S_NT = 630kVA

Wybieram transformator typu : TZE 630/20, żywiczny, 21KV/0,4KV, Dy5 , produkcji ABB ELTA (książka - tab. 6.2, str. 135) - załącznik 6

6.Dobór WLZ

1. prąd obciążenia szczytowego linii WLZ :

I_os = I_b =
=377A gdzie
= P_zw1

2. Prąd znamionowy wkładki topikowej zwłocznej bezpiecznika F1:

I_nF1 ≥ (I_os - I_n-max) +

I_nF1 ≥(377-13,9)+104,25/2=415,23A

Warunek powyższy spełnia wkładka topikowa zwłoczna WTNH gG/GL - Typ T - 500A

3. Przekrój przewodów z uwagi na obciążalność długotrwałą :

I_z ≥
=377/0,8*1,0=471,25A

Wg tabeli 52-C4 warunek ten spełnia przewód z żyłami miedzianymi w izolacji XLPE o przekroju S =300 mm²

4. Przekrój przewodu ze względu na wytrzymałość mechaniczną :

S ≥ S_mech.

Z zależności S_mech = 1,5mm² dowodzę, iż przewód S = 300mm² spełnia podany warunek ( tabela 7.8 str. 179- książka).

5. Przekrój przewodu ze względu na dopuszczalny spadek napięcia:

Kabel o przekroju S = 300mm² spełnił warunku (5)

U_% =
· I_os · (R cosϕ + X sinϕ)

gdzie: R =
= = 0,01 Ω

X = x^'
l
10^-3 = 0,08
300
10^-3 = 0,014 Ω

Wyznaczam:
U_% =
· 471,25A · (0,01Ω · 0,84 + 0,014Ω · 0,53) = 2,03 %

U_% ≤
U_%dop. 2,03 % ≤ 3,0 %

6. Sprawdzenie cieplnej wytrzymałości kabla na przeciążenie:

Kabel o przekroju S = 300mm² spełnił warunku (6). I_os ≤ I_nF1 ≤ I_z^'

gdzie: I_z^' = I_z
k_g
k_t = 530A
0,8
0,1 = 424 A

sprawdzam warunek: I_os ≤ I_nF1 ≤ I_z^' 377A ≤ 415,23A ≤ 424A

7. Sprawdzenie cieplnej wytrzymałości kabla na zwarcie:

Impedancje zastępcze pętli zwarcia wynoszą kolejno:

1. System elektroenergetyczny Q

Z_Q =
·
= 0,44 mΩ

X_Q = 0,995 · Z_Q = 0,995 · 0,44 mΩ = 0,43 mΩ

R_Q = 0,1 · X_Q = 0,1 · 0,43 mΩ = 0,043 mΩ

gdzie:

c- współczynnik do obliczania pradu zwarciowego dobrany na podstawie tabeli 7.13 str.193

-napięcie znamionowe systemu

-moc zwarciowa systemu

-napięcie znamionowe strony wtórnej transformatora

-napięcie znamionowe strony pierwotnej transformatora

2. Transformator

Z_T =
=
= 9,6 mΩ

R_T =
· 10^-3 =
· 10^-3 = 1,568 mΩ

X_T =
=
= 9,47 mΩ

gdzie:

- napięcie zwarcia transformatora przy prądzie znamionowym, %

- moc znamionowa transformatora, MVA

- napięcie znamionowe strony wtórnej transformatora, kV

-straty mocy czynnej w uzwojeniach transformatora, kW

3. Impedancja zastępczej pętli zwarciowej

_k3 =
_Q +
_T = (R_Q+R_T) + j(X_Q+X_T) = (0,043+ 9,6) +j(0,43 + 9,47) =

(9,643+j9,9) mΩ

= 13,82 mΩ

4. Wartość maksymalnego prądu zwarcia trójfazowego :

I_k3^'' =
= 17,39 KA

t_km =
= 3,47 s

gdzie:

- graniczny dopuszczalny czas zadziałania bezpiecznika

k- wartość dopuszczalnej jednosekundowej gęstości prądu w czasie zwarcia k, dobrana na podstawie tabeli 7.12 str. 190 [1] dla przewodu o izolacji z EPR z żyłami miedzianymi

- współczynnik dobrany na podstawie tabeli 7.13 str. 193 (napiecie 400/230V)

Dobrałem wkładkę topikową zwłoczną WTNH - gG 500A produkcji APATO

8. Dobór typu kabla :

Z katalogu producenta dobrałem kabel typu :

YKwYżo 0,6/1 KV 3x300 mm² SM + 1x240 mm² SM produkcji techno kabel.

9. Sprawdzanie skuteczności dodatkowej ochrony przeciwporażeniowej :

_k1 = Z_q + Z_T + Z_wlz + Z_WLZ-PEN = R_k1 + j X_k1

R_WLZ =
= 18,18 mΩ

R_WLZ-PEN =
= 18,18 mΩ

x = x^' · l · 10^-3 = 0,08 · 180 · 10^-3 = 0,014 mΩ jest mała, do pominięcia

czyli:

X_k1
X_q + X_T = 0,43 +9,47 = 9,9mΩ

R_k1 = R_t + 1,24·(R_WLZ + R_WLZ-PEN)

R_k1 = 1,568 + 1,24·(18,18+18,18) = 46,65 mΩ

=
= 47,69mΩ

I_k1 =
=
= 6621 KA

Z katalogu producenta odczytuję , dla 5s : I_a = 1485 A = 1,485 KA

Czyli ostatecznie otrzymuję :

I_k1 ≥ I_a 6621 KA ≥ 1,485 KA

warunek spełniony

Ostatecznie dobrałem kabel typy YKwYżo 0,6/1 KV 3x300 mm² SM + 1x240 mm² SM produkcji techno kabel - załącznik 7

oraz wkładkę topikową zwłoczną WTNH - gG 500A produkcji APATOR jako zabezpieczenie obwodu - załącznik 8

7.Dobór przewodów zasilających do urządzeń

A - Wtryskarka

1. Przekrój przewodu z uwagi na obciążalność długotrwałą :

I_z ≥
= 19,31 A

I_z ≥ 19,31 A

Dobrano przewód YDY 4x4 mm²

Dobór przeprowadzony zgodnie z normą PN-IEC60363-5-523:2001

Według tabeli 52-B2 przewody prowadzone w perforowanym korytku są traktowane jako sposób wykonania instalacji E lub F. Zgodnie z Tym wg tabeli 52-B1 obciążalność prądowa długotrwała dla przewodów podana jest w tabeli 52-C9 (izolacja PVC przewodu, liczba żył obciążonych : 3, liczba przewodów prowadzonych wspólnie:9) , wartość wpół. ułożenia k_g=0,72 (wg tab.7.5 , str.177. - książka)(załącznik 9) oraz wsp. temperaturowego otoczenia

k_t=1,0 ( wg tab.7.6 , str.178. - książka) (załącznik 10) dla 30
C . Wyznaczona długość przewodu do najdalej oddalonej wtryskarki wynosi 50m. Wg tabeli 52-C9 przewód S = 4 mm² (miedziany, izolacja PVC, I_z = 34 A) spełnia powyższy warunek.

2. Przekrój przewodu ze względu na wytrzymałość mechaniczną :

S ≥ S_mech.

Z zależności S_mech = 1,5mm² (tabela 7.8 str. 179- książka) dowodzę, iż przewód S = 4 mm² spełnia podany warunek.

1. Przekrój przewodu ze względu na dopuszczalny spadek napięcia:

U_% =
· I_os · (R cosϕ + X sinϕ)

gdzie: R =
= = 0,22 Ω

Wyznaczam:
U_% = 0,43 · 13,9 · (0,22Ω · 0,85 + 0) = 1,11 %

Wartość dopuszczalnego spadku napięcia przy założeniu że zasilone są tylko przewody siłowe U=(8-3)=3%

U_% ≤
U_%dop. 1,1% ≤ 3,0 %

2. wartość spadku napięcia z uwzględnieniem rozruchu silnika :

U_% =
· I_r-max · (R cosϕ) = 0,43 · 104,25 · (0,22Ω · 0,85 + 0) = 8,38 %

Spadek napięcia w czasie rozruchu nie powinien przekraczać przy rozruchu częstym 10%

U_%E=1,1+8,38=9,48%<
U_%E

3. Dobór zabezpieczeń silnika

Zgodnie z założeniami do projektu przewiduję zabezpieczenie silnika Wtryskarki :

- zwarciowe: wkładką topikową

- przeciążeniowe : przekaźnikiem elektronicznym, którego styk NC włączony jest szeregowo z obwód sterowania stycznikiem, który znajduje się na torze mocowym silnika zabezpieczanego.

a) prąd znamionowy wkładki topikowej :

rozruch: częsty, średnio-ciężki, wkładka zwłoczna

I_nF ≥
=
= 74,65A

Warunek powyższy spełnia wkładka topikowa zwłoczna WTNH - gG 80A produkcji APATOR.

b) Nastawa przekaźnika termobimetalicznego

I_nt = (1,0
1,1) I_nM = (1,0
1,1)
13,9 = (13,9
15,29) A

4. Sprawdzanie cieplnej wytrzymałości przewodu na przeciążenie :

I_nM
I_nt
I^'_z

13,9
15,29
57,6A gdzie I^'_z = I_z · k_g · k_t = 80A · 0,72 · 1,0 = 57,6A

Prąd zadziałania zabezpieczenia:

I₂ ≤ 1,45 · I^'_z

Dla przekaźnika termo bimetalicznego, prąd zadziałania

I₂ ≤ 1,45 · I_nt

Czyli : 1,45 · I_nt ≤ 1,45 · I^'_z I_nt ≤ I^'_z 22,9A ≤ 57,6A

warunek spełniony

5. Sprawdzanie cieplnej wytrzymałości przewodu na zwarcie :

_k3 =
_Q +
_T +
_wlz =R_k3 + jX_k3 = (0,043 + 46,65 + 18,18) +j(9,643+j9,9) =

(64,87 + j19,5) mΩ

= 67,74 mΩ

Wartość maksymalnego prądu zwarcia trójfazowego :

I_k3^'' =
= 3,418 KA

t_km =
= 0,018 s

ponieważ z charakterystyki wkładki WTNH - gG 80A produkcji APATOR niemożliwe jest dokładne odczytanie czasu wyłączenia dlatego do określenie tegoż czasu użyję całki Joule'a.

dt ≤ (KS)²

Wartość maksymalnej całki wyłączenia odczytana z katalogu producenta bezpiecznika wynosi 23,6
10³ [A²
S], czyli podstawiając do zależności powyżej otrzymujemy:

(115 · 10)² = 1322,5
10³ A²
S - ostatecznie

23,6
10³ A²
S ≤ 1322,5
10³ A²
S.

warunek został spełniony.

6. Dobór typu przewodu :

Z katalogu producenta dobrałem kabel typu :

YDYżo 450/750 V 5x4 mm² produkcji NKT cables - załącznik 11

7. Sprawdzanie skuteczności dodatkowej ochrony przeciwporażeniowej :

_k1 = Z_q + Z_T + Z_WLZ + Z_WLZ-PEN + Z_L + Z_L-PE= R_k1 + j X_k1

R_L =
= 0,22 mΩ

R_L-PEN =
= 0,22 mΩ

X_k1
X_q + X_T = 0,43 +9,47 = 9,9mΩ

R_k1 = R_t + 1,24·(R_WLZ + R_WLZ-PEN + 2R_L)

R_k1 = 1,568 + 1,24·(18,18+18,18+0,22+0,22) = 47,09 mΩ

=
= 48,11mΩ

I_k1 =
= 464,89 A

Z katalogu producenta odczytuję , dla 5s : I_a = 365 A

Czyli ostatecznie otrzymuję :

I_k1 ≥ I_a 464 A ≥ 365 A

warunek spełniony

Ostatecznie dobrałem :

- Przewód : YDYżo 450/750 V 5x4 mm² produkcji NKT cables - załącznik 11

- Zabezpieczenie zwarciowe : wkładka WTNH - gG 80A produkcji APATOR - załącznik 8

- Zabezpieczenie przeciążeniowe : przekaźnik elektroniczny przeciążeniowy produkcji Moeller - załącznik 12

B - Wentylator

1. Przekrój przewodu z uwagi na obciążalność długotrwałą :

I_z ≥
= 8,36 A

I_z ≥ 8,36 A

Dobrano przewód YDY 4x2,5 mm²

Dobór przeprowadzony zgodnie z normą PN-IEC60363-5-523:2001

Według tabeli 52-B2 przewody prowadzone w perforowanym korytku są traktowane jako sposób wykonania instalacji E lub F. Zgodnie z tym wg tabeli 52-B1 obciążalność prądowa długotrwała dla przewodów podana jest w tabeli 52-C9 (izolacja PVC przewodu, liczba żył obciążonych : 3, liczba przewodów prowadzonych Wspólnie: 7) , wartość wpół. ułożenia k_g=0,73 (wg tabeli 7.5, str. 177 - książka) (załącznik 9) a wsp. temperaturowego otoczenia

k_t=1,0 (wg tabeli 7.6, str. 178 - książka) (załącznik 10) dla 30
C . Wyznaczona długość przewodu do najdalej oddalonego wentylatora wynosi 50m. Wg tabeli 52-C9 przewód S = 2,5 mm² (miedziany, izolacja PVC, I_z = 26 A) spełnia powyższy warunek.

2. Przekrój przewodu ze względu na wytrzymałość mechaniczną :

S ≥ S_mech.

Z zależności S_mech = 1,5mm² ( tabela 7.8 - książka) dowodzę, iż przewód S = 2,5 mm² spełnia podany warunek.

3)

1. Przekrój przewodu ze względu na dopuszczalny spadek napięcia:

U_% =
· I_os · (R cosϕ + X sinϕ)

gdzie: R =
= = 0,446 Ω

Wyznaczam:
U_% = 0,43 · 6,1 · (0,446Ω · 0,80 + 0) = 0,94 %

Z warunków spadku napięcia wynika, iż spadek napięcia powinien być mniejszy od 3 % (jeśli z RO są zasilane tylko obwody siłowe), ponieważ 6% - 3% = 3% (rys. 7.2 przykł. 3 str. 181- książka)

U_% ≤
U_%dop. 0,94% ≤ 3,0 %

2. wartość spadku napięcia z uwzględnieniem rozruchu silnika :

U_% =
· I_r-max · (R cosϕ) =0,43· 45,75· (0,446Ω · 0,80) = 7,02 %

Spadek napięcia na całym obwodzie zasilania (od zacisków transformatora) przy rozruchu ciężkim i częstym nie powinien przekraczać 10% uwzględniając również spadek napięcia na linii zasilającej WLZ.

=
+
= 0,94%+7,02% = 7,96%

9,43% ≤ 10%

warunek spełniony

3. Dobór zabezpieczeń silnika

Zgodnie z założeniami do projektu przewiduję zabezpieczenie silnika Wentylatora :

- zwarciowe: wkładką topikową

- przeciążeniowe : przekaźnikiem elektronicznym, którego styk NC włączony jest szeregowo z obwód sterowania stycznikiem, który znajduje się na torze mocowym silnika zabezpieczanego.

a) prąd znamionowy wkładki topikowej :

rozruch: częsty, średnio-ciężki, wkładka zwłoczna

I_nF ≥
=
=
= 21,35 A

Warunek powyższy spełnia wkładka topikowa zwłoczna WTNH - gG 25A produkcji APATOR.

b) Nastawa przekaźnika termobimetalicznego

I_nt = (1,0
1,1) I_nM = (1,0
1,1)
6,1 = (6,1
6,71) A

4. Sprawdzanie cieplnej wytrzymałości przewodu na przeciążenie :

I_nM
I_nt
I^'_z

6,1
6,71
18,25A gdzie I^'_z = I_z · k_g · k_t = 25A · 0,73 · 1,0 = 18,25A

Prąd zadziałania zabezpieczenia:

I₂ ≤ 1,45 · I^'_z

Dla przekaźnika termo bimetalicznego prąd zadziałania

I₂ ≤ 1,45 · I_nt

Czyli : 1,45 · I_nt ≤ 1,45 · I^'_z I_nt ≤ I^'_z 6,71 ≤ 18,25A

warunek spełniony

5)Sprawdzanie cieplnej wytrzymałości przewodu na zwarcie :

_k3 =
_Q +
_T +
_wlz =R_k3 + jX_k3 = (0,043 + 46,65 + 18,18) +j(9,643+j9,9) =

(64,87 + j19,5) mΩ

= 67,74 mΩ

Wartość maksymalnego prądu zwarcia trójfazowego :

I_k3^'' =
= 3,418 KA

t_km =
= 0,018 s

ponieważ z charakterystyki wkładki WTNH - gG 25A produkcji APATOR niemożliwe jest dokładne odczytanie czasu wyłączenia dlatego do określenie tegoż czasu użyję całki Joule'a.

dt ≤ (KS)²

Wartość maksymalnej całki wyłączenia odczytana z katalogu producenta bezpiecznika wynosi 23,6
10³ [A²
S], czyli podstawiając do zależności powyżej otrzymujemy:

(115 · 10)² = 1322,5
10³ A²
S - ostatecznie

23,6
10³ A²
S ≤ 1322,5
10³ A²
S.

warunek został spełniony.

5. Dobór typu przewodu :

Z katalogu producenta dobrałem kabel typu :

YDYżo 450/750V 5x2,5 mm² produkcji NKT cables.

6. Sprawdzanie skuteczności dodatkowej ochrony przeciwporażeniowej :

_k1 = Z_q + Z_T + Z_WLZ + Z_WLZ-PEN + Z_L + Z_L-PE= R_k1 + j X_k1

R_L =
= 357,14 mΩ

R_L-PEN =
= 357,14mΩ

X_k1
X_q + X_T = 0,43 +9,47 = 9,9mΩ

R_k1 = R_t + 1,24·(R_WLZ + R_WLZ-PEN + 2R_L)

R_k1 = 1,568 + 1,24·(18,18+18,18+357,14+357,14) = 760,93 mΩ

=
= 760,99mΩ

I_k1 =
= 499,89 A

Z katalogu producenta odczytuję , dla 5s : I_a = 365 A

Czyli ostatecznie otrzymuję :

I_k1 ≥ I_a 499A ≥ 365 A

warunek spełniony

Ostatecznie dobrałem :

- Przewód : YDYżo 450/750 V 5x2,5 mm² produkcji NKT cables - załącznik 11

- Zabezpieczenie zwarciowe : wkładka WTNH - gG 25A produkcji APATOR - załącznik 8

- Zabezpieczenie przeciążeniowe : przekaźnik elektroniczny przeciążeniowy produkcji Moeller - załącznik 12

C - Gniazdo 3 fazowe

1. przekrój przewodu z uwagi na obciążalność długotrwałą :

I_z ≥
= 105 A

I_z ≥ 105 A

Dobrano kabel YKY 4x35mm²

Dobór przeprowadzony zgodnie z normą PN-IEC60363-5-523:2001

Według tabeli 52-B2 przewody wielożyłowe prowadzone w listwie instalacyjnej są traktowane jako sposób wykonania instalacji B2. Zgodnie z tym wg tabeli 52-B1 obciążalność prądowa długotrwała dla przewodów podana jest w tabeli 52-C1 (izolacja PVC przewodu, liczba żył obciążonych : 3, liczba przewodów prowadzonych Wspólnie: 5) , wartość wpół. ułożenia k_g=0,60 (wg tabeli 7.5 str. 177- książka) (załącznik 9) , a współ. temperaturowego otoczenia k_t=1,0 ( wg tabeli 7.6 - książka, str. 178 dla 30
C ) (załącznik 10). Wyznaczona długość przewodu do najdalej oddalonego gniazda trójfazowego wynosi 50m. Wg tabeli 52-C1 przewód S = 35 mm² (miedziany, izolacja PVC, I_z = 111 A) spełnia powyższy warunek.

2. Przekrój przewodu ze względu na wytrzymałość mechaniczną :

S ≥ S_mech.

Z zależności S_mech = 1,5mm² ( tabela 7.8, str. 179 - książka) dowodzę, iż kabel S = 35 mm² spełnia podany warunek.

3)

1. Przekrój przewodu ze względu na dopuszczalny spadek napięcia:

Dobrałem kabel o przekroju S = 35mm² spełniający warunek 1 oraz pozostałe warunki

U_% =
· I_os · (R cosϕ + X sinϕ)

gdzie: R =
= = 0,0281 Ω

Wyznaczam:
U_% = 0,43 · 63 · (0,0281Ω · 0,50 + 0) = 0,383 %

Z warunków spadku napięcia wynika, iż spadek napięcia powinien być mniejszy od 3 % (jeśli z RO są zasilane tylko obwody siłowe), ponieważ 6% - 3% = 3% (rys. 7.2 przykł. 3 - książka)

U_% ≤
U_%dop. 0,383% ≤ 3,0 %

3. Dobór zabezpieczeń gniazda trófazowego

Zgodnie z założeniami do projektu przewiduję zabezpieczenie gniazda :

- zwarciowe: wyłącznik instalacyjny 4 biegunowy Legrand S304

- przeciążeniowe : wyzwalaczem termobimetalicznym zintegrowanym z wyłącznikiem

instalacyjnym, 4 biegunowy, o charakterze wyłączenia B

- przed dotykiem pośrednim : wyłącznik różnicowoprądowy 4 biegunowy Legrand P403

a) prąd znamionowy wyłącznika instalacyjnego:

I_nF ≥

Waruneki powyższe spełnia wyłącznik instalacyjny Legrand S304 - 63A oraz

Legrand P403 - 63A

3. wyzwalacz termobimetaliczny zintegrowany w wyłączniku instalacyjnym posiada charakter wyłączenia B

4. jako ochronę przed dotykiem pośrednim zastosuję wyłącznik różnicowoprądowy Legrand P304 o prądzie różnicowym 0,003A i prądzie znamionowym 63A.

4. Sprawdzanie cieplnej wytrzymałości przewodu na przeciążenie :

I_nG
I_nF
I^'_z gdzie I^'_z = I_z · k_g · k_t = 111A · 0,60 · 1,0 = 66,6A

63
63
66,6A

Prąd zadziałania zabezpieczenia:

I₂ ≤ 1,45 · I _z'

Dla przekaźnika termo bimetalicznego prąd zadziałania

I₂ ≤ 1,45 · I_nG

dalej : 1,45 · I_nG ≤ 1,45 · I_z' I_nG ≤ I_z' 63A ≤ 66,6A

warunek spełniony

5)Sprawdzanie cieplnej wytrzymałości przewodu na zwarcie :

_k3 =
_Q +
_T +
_wlz =R_k3 + jX_k3 = (0,043 + 46,65 + 18,18) +j(9,643+j9,9) =

(64,87 + j19,5) mΩ

= 67,74 mΩ

Wartość maksymalnego prądu zwarcia trójfazowego :

I_k3^'' =
= 3,418 KA

t_km =
= 0,018 s

z charakterystyki wyłącznika instalacyjnego Legrand S304 odczytuję całkę Joule'a.

dt ≤ (KS)²

Wartość maksymalnej całki wyłączenia wykreślona z charakterystyki wyłącznika zamieszczone w katalogu (załącznik 15) wynosi 71
10³ [A²
S], czyli podstawiając do zależności powyżej otrzymujemy:

(115 · 35)² = 16200,625
10³ A²
S ; wnioskując:

71
10³ A²
S ≤ 16200,625
10³ A²
S.

warunek został spełniony.

5. Dobór typu przewodu :

Z katalogu producenta dobrałem kabel typu :

YKY 0,6/1KV 4x35 mm² produkcji Techno kabel.

6. Sprawdzanie skuteczności dodatkowej ochrony przeciwporażeniowej :

_k1 = Z_q + Z_T + Z_WLZ + Z_WLZ-PEN + Z_L + Z_L-PE= R_k1 + j X_k1

R_L =
= 31,25 mΩ

R_L-PE =
= 31,25 mΩ

X_k1
X_q + X_T = 0,43 +9,47 = 9,9mΩ

R_k1 = R_t + 1,24·(R_WLZ + R_WLZ-PEN + 2R_L)

R_k1 = 1,568 + 1,24·(18,18+18,18+31,25+31,25) = 124,15mΩ

=
= 124,54mΩ

I_k1 =
= 3051 A

Czas zadziałania samoczynnego wyłączenia w przypadku rozpatrywanego obwodu nie powinien być dłuższy niż 0,04s. Wartość prądu powodującego zadziałanie bezpiecznika w czasie równym 0,04s wynosi 378 A (6·63A) (wartość odczytana z katalogu producenta wyłączników instalacyjnych Legrand S304)

ostatecznie otrzymuję :

I_k1 ≥ I_a 3051 A ≥ 378 A

warunek spełniony

Ostatecznie dobrałem :

- kabel : YKY 0,6/1KV 4x35 mm² produkcji technokabel - załącznik 7

- Zabezpieczenie zwarciowe : wyłącznik instalacyjny Legrand S304 - 63A - załącznik 15

- Zabezpieczenie przeciążeniowe : wyłącznik instalacyjny Legrand S304 z wyzwalaczem przeciążeniowym o charakterze wyłączenia B - załącznik 15

- przed dotykiem pośrednim : wyłącznik różnicowoprądowy selektywny, 4 biegunowy Legrand P304 - 63A o prądzie różnicowym 0,003A - załącznik 13

D - Gniazdo 1 fazowe

1. przekrój przewodu z uwagi na obciążalność długotrwałą :

I_z ≥
= 26,66 A

I_z ≥ 26,66

Dobrano kabel YKY 3x4mm²

Dobór przeprowadzony zgodnie z normą PN-IEC60363-5-523:2001

Według tabeli 52-B2 przewody wielożyłowe prowadzone w listwie instalacyjnej są traktowane jako sposób wykonania instalacji B2. Zgodnie z tym wg tabeli 52-B1 obciążalność prądowa długotrwała dla przewodów podana jest w tabeli 52-C1 (izolacja PVC przewodu, liczba żył obciążonych : 2, liczba przewodów prowadzonych Wspólnie: 5) , wartość wpół. ułożenia k_g=0,60 (wg tabeli 7.5, str. 177 - książka) (załącznik 9) , a współ. temperaturowego otoczenia k_t=1,0 ( wg tabeli 7.6, str. 178 - książka, dla 30
C ) (załącznik 10). Wyznaczona długość przewodu do najdalej oddalonego gniazda jednofazowego wynosi 55m. Wg tabeli 52-C1 przewód S = 4 mm² (miedziany, izolacja PVC, I_z = 34 A) spełnia powyższy warunek.

2. Przekrój przewodu ze względu na wytrzymałość mechaniczną :

S ≥ S_mech.

Z zależności S_mech = 1,5mm² ( tabela 7.8 - książka) dowodzę, iż kabel S = 4 mm² spełnia podany warunek.

3. Przekrój przewodu ze względu na dopuszczalny spadek napięcia:

Dobrałem kabel o przekroju S = 4mm² spełniający warunek 1 oraz pozostałe warunki

= 0,248%

Z warunków spadku napięcia wynika, iż spadek napięcia powinien być większy od 5,5 % uwzględniając także spadek na wewnętrznej linii zasilającej (rys. 7.2 przykł. 3 - książka)

U_% ≤
U_%dop. 2,97 + 0,854% ≤ 5,5 %

3,218 % ≤ 5,5 %

WARUNEK SPEŁNIONy

4. Dobór zabezpieczeń gniazda jednofazowego

Zgodnie z założeniami do projektu przewiduję zabezpieczenie gniazda :

- zwarciowe: wyłącznik instalacyjny 2 biegunowy Legrand S302

- przeciążeniowe : wyzwalaczem termobimetalicznym zintegrowanym z wyłącznikiem

instalacyjnym, 2 biegunowy, o charakterze wyłączenia B

- przed dotykiem pośrednim : wyłącznik różnicowoprądowy selektywny, 2 biegunowy Legrand P302 - 40A

a) prąd znamionowy wyłącznika instalacyjnego:

I_nF ≥ 16A

Warunki powyższe spełnia wyłącznik instalacyjny Legrand S302 - 16A oraz

Legrand P302 - 40A

2. wyzwalacz termobimetaliczny zintegrowany w wyłączniku instalacyjnym posiada charakter wyłączenia B

3. jako ochronę przed dotykiem pośrednim zastosuję wyłącznik różnicowoprądowy Legrand P302 o prądzie różnicowym 0,003A i prądzie znamionowym 40A.

3)

a)Sprawdzanie cieplnej wytrzymałości przewodu na przeciążenie :

I_nG
I_nF
I^'_z gdzie I^'_z = I_z · k_g · k_t = 69A · 0,60 · 1,0 = 41,4A

32
32
41,4A

Prąd zadziałania zabezpieczenia:

I₂ ≤ 1,45 · I _z'

Dla przekaźnika termo bimetalicznego prąd zadziałania

I₂ ≤ 1,45 · I_nG

dalej : 1,45 · I_nG ≤ 1,45 · I_z' I_nG ≤ I_z' 32A ≤ 41,4A

warunek spełniony

5. Dobór typu przewodu :

Z katalogu producenta dobrałem kabel typu :

YKY 450/750V 3x4 mm² produkcji Techno kabel.

6. Sprawdzanie skuteczności dodatkowej ochrony przeciwporażeniowej :

_k1 = Z_q + Z_T + Z_WLZ + Z_WLZ-PEN + Z_L + Z_L-PE = R_k1 + j X_k1

R_L =
= 148,8 mΩ

R_L-PEN =
= 148,8 mΩ

X_k1
X_q + X_T = 0,43 +9,47 = 9,9mΩ

R_k1 = R_t + 1,24·(R_WLZ + R_WLZ-PEN + 2R_L)

R_k1 = 1,568 + 1,24·(18,18+18,18+2*148,8) = 333,96mΩ

=
= 334,96mΩ

I_k1 =
= 653 A

Czas zadziałania samoczynnego wyłączenia w przypadku rozpatrywanego obwodu nie powinien być dłuższy niż 0,04s. Wartość prądu powodującego zadziałanie bezpiecznika w czasie równym 0,04s wynosi 378 A (6·63A) (wartość odczytana z katalogu producenta wyłączników instalacyjnych Legrand S302)

ostatecznie otrzymuję :

I_k1 ≥ I_a 653A ≥ 378 A

warunek spełniony

Ostatecznie dobrałem :

- kabel : YKY 0,6/1KV 3x4 mm² produkcji technokabel - załącznik 7

- Zabezpieczenie zwarciowe : wyłącznik instalacyjny Legrand S302 - załącznik 16

- Zabezpieczenie przeciążeniowe : wyłącznik instalacyjny Legrand S302 z wyzwalaczem przeciążeniowym o charakterze wyłączenia B - załącznik 16

- przed dotykiem pośrednim : wyłącznik różnicowoprądowy 2 biegunowy Legrand P302 - 40A o prądzie różnicowym 0,003A - załącznik 14

8.Literatura

Dołęga Waldemar, Kobusiński Mirosław, Projektowanie instalacji elektrycznych w obiektach przemysłowych. Wrocław, 2009.

Markiewicz Henryk, Instalacje elektryczne Warszawa, 2008.

9.Załączniki

Załącznik 1. - karta katalogowa Silnika wtryskarki ABRA-G

Załącznik 2. - karta katalogowa Silnika wentylatora produkcji ABRA-G

Załącznik 3. - karta katalogowa gniazd wtykowych Legrand P17 Tempra

Załącznik 4. - Podkładka budowlana z rozmieszczeniem urządzeń i tras kablowych

Załącznik 5. - książka Waldemara Dołęgi „PIEWOP” - tab. 6.3, str. 146

Załącznik 6. - książka Waldemara Dołęgi „PIEWOP” - tab. 6.2, str. 135

Załącznik 7. - katalog producenta kabli Techno Kabel

Załącznik 8. - katalog producenta wkładek Topikowych APATOR

Załącznik 9. - Książka Waldemara Dołęgi „PIEWOP” tab. 7.5, str. 177

Załącznik 10. - Książka Waldemara Dołęgi „PIEWOP” tab. 7.6, str. 178

Załącznik 11. - katalog producenta kabli NKT Kables

Załącznik 12. - dane techniczne przekaźnika elektronicznego przeciążeniowego Moeller

Załącznik 13. - karta katalogowa wyłącznika różnicowoprądowego Legrand P304 - 63A

Załącznik 14. - karta katalogowa wyłącznika różnicowoprądowego Legrand P302 - 40A

Załącznik 15. - karta katalogowa wyłącznika instalacyjnego Legrand S304 - 63A

Załącznik 16. - karta katalogowa wyłącznika instalacyjnego Legrand S302 - 16A

36

---