Разработка вопроса «Расчёт и выбор проводов и кабелей»

В курсовом проекте необходимо выбрать электрическую проводку для подключения электропотребителей, аппаратов внутри ящика (шкафа) управления и средств автоматизации, установленных по месту проведения технологического процеса.

В курсовом проекте вопрос разрабатывается в следующей последовательности:

выбирается схема электроснабжения;

выбирается способ прокладки проводки;

выбирается марка провода и кабеля;

рассчитывается сечение жилы.

Для цеховых сетей применяются радиальные и магистральные схемыэлектроснабжения. Для крупных объектов возможно использование комбинированных схем. При радиальной схеме электроснабжения приёмники электроэнергии (электродвигатели) соединяются независимо друг от друга с источниками электропитания (силовые распределительные пункты, шкафы электропитания и др.). При этом электродвигательсоединяется с источником питания отдельным кабелем.

Достоинством такой схемы является высокая надёжность.

При магистральной схеме электроснабжения однотипные электроприёмники подключаются к общей линии (шине, шиносборке). Это обеспечивает простоту и экономичность подключения, но связано сменьшей надёжностью и взаимозависимостью работы энергоприёмников.

Прокладка кабелей осуществляется под землёй вгазовых трубах, в коробах, на скобах. Способ прокладки зависит от особенностей проектируемого объекта. Так, например, для подключения электродвигателей вентиляционной установки используется прокладка кабеля открыто на скобах или подвеской вдоль стен и опор, вдоль стен. При этом кабель протягивается вдоль стены, а затем – перпендикулярно к ней до двигателя. Этим облегчаются ремонт оборудования, замена кабеля и другие работы на производственной площади.

Выбор кабелей осуществляется по нагреву и условиям прокладки.
Двигатели группируются по типу или по характеру работы. Питание
каждой группы осуществляется от отдельного силового
распределительного устройства (шкаф электропитания).

Электропроводки станков и машин выполняются проводами и кабелями преимущественно с полихлорвиниловой изоляцией (например, марок ПВ, ПГВ и др.). Согласно общим техническим условиям для проводок станков и машин могут применяться медные провода сечением не менее 1 мм², и лишь в виде исключения в слаботочных цепях усилительных устройств и при наличии малогабаритной аппаратуры разрешается применять непосредственно на станках и машинах провода сечением 0,75 мм², а на панелях и в блоках - 0,5 и 0,35 мм².

Проводка в кабинах и на металлических конструкциях мостовых кранов выполняется обычно проводом ПРТО-500. На кранах не допускается сечение проводов меньше 2,5 мм² и с изоляцией на напряжение ниже 500 В. На участках гибкого токоподвода используются провода ПРГ и шланговые провода.

Электропроводка должна обеспечить надежность работы электрооборудования, быть удобной в эксплуатация, простой и технологичной при монтаже, гармонично сливаться с производственным механизмом. По конструктивным признакам и особенностям монтажа различают три вида проводки: машинную, на панелях и в блоках, внешнюю.

Монтаж машинной электропроводки с целью защиты проводников от механических повреждений и вредных воздействий машинного масла, пыли и охлаждающей жидкости производится в стальных тонкостенных трубах. Чтобы очертания трассы проводки не ухудшали внешнего вида станка, машины или механизма, трубы предварительно изгибаются в соответствии с конфигурацией станин, корпусов, бабок и т. п. Внутренний диаметр труб, число изгибов и их радиусы, расположение соединительных частей и ответвлений должны обеспечивать свободное протягивание и замену проводов. Если необходимо, иметь много изгибов, то проводку, осуществляют в металлорукавах, резинотканевых рукавах или в толстостенных винилитовых трубках.

Проводка к узлам электрооборудования, размещенным на подвижных частях механизма, выполняется гибкими проводами с полихлорвиниловой изоляцией, которые прокладываются в металлорукаве, резинотканевом рукаве или в эластичной пластиковой трубке. При горизонтальном перемещении узлов механизма на большую длину применяется свободная подвеска рукава. Неподвижная точка подвеса помещается посередине двух крайних положений подвижной точки подвеса так, чтобы в любом положении подвижного узла рукав или шланг не касался пола. Подвод к электрооборудованию, размещенному на вращающихся частях станков, производится с помощью кольцевых токоприемников. Такие устройства часто применяются в радиально-сверлильных станках (см. рис.). Для крановых электроустановок машиностроительных заводов, как правило, применяют троллейный токоподвод.

Электропроводка на панелях шкафов и ниш выполняется в основном жестким проводом (марок ПВ, ПР, ПМВ) с медной жилой, сечение которой выбирают по току нагрузки, но не менее 1,0 мм² для обеспечения механической прочности. Внешняя проводка выполняется в стальных трубах, прокладываемых по полу или фундаменту станка или машины в специальных каналах, закрываемых сверху съемными стальными щитами.

Выбор сечения производится по номинальному току (IН ) двигателя.

Расчёт производится по формулам:
– для асинхронных двигателей

– для двигателей постоянного тока

Выбирают сечение силовой проводки из условия допустимого нагрева:

где I_н – номинальный ток электродвигателя, А;

I_доп – допустимый ток провода или кабеля выбранного сечения (определяется по ПУЭ с учетом марки провода или кабеля и способа прокладки).

Для выбора сечения проводника по условиям нагрева токами нагрузки сравниваются расчетный (I_p) и допустимый (I_доп) токи для проводника принятой марки и с учетом условий его прокладки. При этом должно соблюдаться соотношение

где К_п - поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей, зависящий от фактической температуры земли и воздуха (табл. 1.1); I_p - расчетный ток длительного режима работы электроприемника (электроприемников); для одиночного электроприемника за расчетный ток принимается его номинальный ток, для группы электроприемников - расчетный ток, определяемый одним из существующих методов расчета (обычно методом упорядоченных диаграмм показателей графиков электрических нагрузок).

- расчетный ток повторно-кратковременного режима работы электроприемников с продолжительностью включения (ПВ) более 0,4; - расчетный ток повторно-кратковременного режима работы электроприемников с ПВ£ 0,4 для медных проводников сечением более 6 мм², для алюминиевых - более 10 мм², I_ПВ - ток повторно-кратковременного режима работы.

Во взрывоопасных помещениях сечения проводников для ответвлений к электродвигателям с короткозамкнутым ротором принимаются исходя из условия

Для проводов и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией, проложенных в коробах, а также в лотках пучками, для их длительно допустимых токов вводятся снижающих коэффициенты 0,6 … 0,85 в зависимости от количества положенных рядом проводов или кабелей.

Проверяют выбранное сечение силовой проводки из условия соответствия его аппарату защиты:

где I_з – ток защитного аппарата (если защитным аппаратом является автоматический выключатель, то током защитного аппарата принимается номинальный ток теплового расцепителя I_н.т.р., если плавкий предохранитель, то номинальный ток плавкой вставки I_н.вст).

К_з – коэффициент защитного аппарата, для помещений с нормальными условиями окружающей среды. К_з=1.

Таблица 7.1 Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных

Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток *, А, для проводов и кабелей
одножильных	двухжильных	трехжильных
при прокладке
в воздухе	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле
1,5
2,5

* Токи относятся к проводам и кабелям как с нулевой жилой, так и без нее.

Таблица 7.2 Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных ^*

Сечение токопроводящей жилы, мм2	Ток, А, для проводов и кабелей
Одножильных	двухжильных	Трехжильных
при прокладке
в воздухе	в воздухе	в земле	в воздухе	в земле
2,5

* Примечание. Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться, как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.

Для внешней проводки рекомендуется использовать кабель с алюминиевыми жилами типа АВВГ (для стационарной прокладки) и гибкий кабель типа КГВ с медными жилами и ПВХ изоляцией или гибкий кабель КГ с резиновой изоляцией.

8.8. Разработка вопросов «Разработка электрической схемы внутренних соединений аппаратов в шкафу управления» и «Разработка электрической схемы внешних соединений шкафа управления»

Схемы соединений - это схемы, на которых изображают соединения составных частей автоматизируемой установки или изделия, а также показывают провода, кабели, жгуты или трубопроводы. Схемы для приборов, устанавливаемых в щитах или пультах управления, разрабатывают на основании функциональных схем автоматизации, принципиальных электрических схем, схем питания, а также схем расположения.

Графический способ заключается в том, что на чертеже условными линиями показывают все соединения между элементами аппаратов. Этот способ применяют только для щитов и пультов, относительно мало насыщенных аппаратурой. Схемы трубных проводок выполняют только графическим способом. Если на одном щите или пульте прокладывают трубы из разного материала (стальные, медные, пластмассовые), то и условные обозначения используют различные (сплошные линии, штриховые, штриховые с двумя точками и т. д.).

Адресный способ ("встречный") состоит в том, что линии связи между отдельными элементами аппаратов, установленных на щите или пульте, не изображают. Вместо этого у места присоединения провода на каждом аппарате или элементе проставляют цифровой или буквенно-цифровой адрес того аппарата или элемента, с которым он должен быть электрически связан (позиционное обозначение в соответствии с принципиальной электрической схемой или порядковый номер изделия). Такое начертание схемы не загромождает чертеж линиями связи и легко читается. Адресный способ выполнения схем соединений - основной и наиболее распространённый.

Табличный способ применяют в двух вариантах. Для первого составляют монтажную таблицу, где указывают номера каждой электрической цепи. В свою очередь, для каждой цепи последовательно перечисляют условные буквенно-цифровые обозначения всех приборов, аппаратов и их контактов, к которым эти цепи присоединены.

Схемами соединений пользуются при выполнении монтажных и наладочных работ на объекте, а также в процессе эксплуатации. Существуют общие правила выполнения схем соединений, заключающиеся в следующем:

схемы соединений разрабатывают на один щит, пульт, станцию управления;

все типы аппаратов, приборов и арматуры, предусмотренные принципиальной электрической схемой, должны быть полностью отражены на схеме соединений;

позиционное обозначение приборов и средств автоматизации, а также маркировку участков цепей, принятые на принципиальной электрической схеме, необходимо сохранить в схеме соединений. Применяют три способа составления схем соединений: графический, адресный и табличный. Для первых двух, кроме перечисленных правил, следует выполнять еще несколько:

приборы и аппараты на схемах соединений изображают упрощенно без соблюдения масштаба в виде прямоугольников, над которыми помещают окружность, разделенную горизонтальной чертой. Цифры над чертой указывают порядковый номер изделия (номера присваивают попанельно слева направо и сверху вниз), а под чертой - позиционное обозначение этого изделия;

при необходимости показывают внутреннюю схему аппаратов; чаще таким образом на схемах соединений изображают реле;

для нескольких реле, расположенных в одном ряду, внутреннюю схему показывают только один раз, если она у них одна и та же;

выводные зажимы приборов условно изображают окружностями, внутри которых указывают их заводскую маркировку; если у выводных зажимов аппаратов заводской маркировки нет, их маркируют условно арабскими цифрами, что оговаривается в поясняющей надписи; следует подчеркнуть, что маркировка проводов и обозначение зажимов на схемах соединения независимы;

платам, на которых размещены диоды, триоды, резисторы и т. п., присваивается только порядковый номер (проставляется в окружности над чертой);

позиционное обозначение элементов помещают в непосредственной близости от их условного графического изображения (рисунок 1,б);

если приборы и средства автоматизации располагаются на нескольких элементах конструкции щита или пульта (крышке, задней панели, дверце), то необходимо выполнить развертку этих конструкций в одну плоскость, соблюдая взаимное размещение приборов и средств автоматизации.

Схемы соединений выполняют на основании разработанных принципиальной схемы и чертежа общего вида щита управления в соответствии с требованиями ГОСТ 2.702-75 "Правила выполнения схем". Схема соединений ящиков выполняется общей на весь щит.

Схема соединений выполняется для вида на изделие со стороны монтажа, со стороны расположения рядов зажимов.

Для небольших ящиков рекомендуется схему выполнять на листе формата A3.

При более насыщенных аппаратами щитах -на листе формата А2.

На чертеже показывают контуры соответствующих панелей щита (задней стенки и двери).

Схему выполняют без масштаба. При этом аппараты (включая ряды зажимов) показывают в соответствии с их действительным расположением.

Аппараты изображают в виде монтажных символов, представляющих собой схемы внутренних соединений отдельных аппаратов приборов. Символ аппарата обводится тонкой сплошной линией. Для отдельных аппаратов, таких как резисторы, диоды, сигнальные лампы и др. - допускается контур не выполнять.

Символы аппаратов на чертеже (монтажные единицы) размещают свободно с учетом места для размещения их нумерации, а также с учетом маркировки отходящих от аппаратов проводов.

Наиболее часто схемы соединений выполняют адресным способом. При этом каждому аппарату присваивают номер.

Номера проставляют слева направо, сверху вниз по порядку, начиная с 1, сначала для одной сборочной единицы, затем для другой. Для аппаратов всех сборочных единиц нумерация принимается сквозной. Нумерация проставляется в кружочках (или овалах). При этом над чертой записываются порядковый номер аппарата, а под чертой - позиционное обозначение этого аппарата в принципиальной схеме.

Порядковые номера приборов являются адресами проводников, соединяющими элементы по принципиальной схеме устройства. При этом адрес для аппаратов - только цифры порядкового номера, а для ряда зажимов - номер ряда зажима и через знак ":" порядковый номер конкретного зажима, к которому присоединяется провод.

Адрес записывают в торце провода, отходящего от элемента аппарата, а номер проводника (так называемая генеральная маркировка) записывают над проводом или возле зажима для клеммника.

Соединения аппаратов, расположенных на двери шкафа с аппаратами, расположенными внутри шкафа, осуществляются через ряды зажимов.

Провода внутренних соединений шкафа подводятся к внутренней стороне ряда зажимов. Пример схемы соединений, выполненный проводным способом показан на рисунке 2 в, а адресным способом - на рисунке 2 г.

Монтажные символы - это электрическая схема внутренних соединений аппарата или прибора, на которой выходные зажимы (выводы) показаны в соответствии с действительным их расположением на аппарате или приборе.

Элементы аппаратов на символах изображаются в соответствии с ГОСТ.

Всем выводам аппаратов присваивается маркировка: либо фактическая (заводская), либо условная - для аппаратов, не имеющих собственной маркировки. Маркировка проставлена внутри окружности, которой обозначен зажим.

При этом принято главные контакты маркировать однозначными числами, а вспомогательные - двухзначными числами, в которых первая цифра обозначает порядковый номер контакта в пределах данного аппарата, а вторая цифра - вид контакта.

Схема подключений (внешних соединений) показывает электрическую связь ящика управления электроприводом с электродвигателем и другими аппаратами, размещенными вне ящика управления (конечными выключателями, датчиками уровня, звонками и другими аппаратами), а также связь ящика управления с распределительным пунктом электрической сети.

На схеме без соблюдения масштаба рисуется ящик управления электроприводом и его клеммные зажимы с нумерацией, принятой в схеме соединений ящика управления.

От этих клемм отводят линии длиной 8...10 мм, на которых проставляют цифровую (или буквенно-цифровую) маркировку проводников из схемы электрической принципиальной или схемы соединений ящика управления. Далее эти линии сводят в одну, означающую кабель, и проводят его до аппарата вне ящика управления. У аппарата кабель разводят на проводники (линии), на которых проставляется маркировка проводников и их связь с клеммами аппарата (приложение 23.14). Кабели нумеруют путем разрыва их линий и изображения номера (по порядку, слева направо) в кружке диаметром 10 мм.

На линии, означающей кабель, записывают его марку, количество и сечение жил, способ прокладки. Длину кабеля указывают под линией связи (см. приложение 23.14).

Если используется кабель в трубе, то указывают диаметр трубы; если используется металлорукав – то его тип.

9. Разработка вопроса «Монтаж и наладка электрооборудования»

В данном вопросе необходимо рассмотреть порядок монтажа электродвигателей, аппаратуры в ящике (шкафу) управления, средств автоматизации, а так же проводки.

10. Разработка вопроса «Охрана труда при эксплуатации электрической части проектируемого объекта»

Забота о безопасности труда – одна из важнейших задач, которая ставиться правительством Республики Беларусь перед предприятиями различной формы собственности. Цель охраны труда - обеспечение на производстве полной безопасности, безвредности и облегчение условий труда. Главными реализаторами данной цели охраны труда в условиях современного производства являются специалисты среднего звена, при подготовке которых в учреждениях образования, обеспечивающих получение среднего специального образования, необходимо уделять внимание на выработку умений по организации безопасного производства работ и безопасной эксплуатации оборудования. Использование электрической энергии на производстве требует строго соблюдения правил электробезопасности

Электробезопасность на производстве обеспечивается соответ­ствующей конструкцией электроустановок; применением техниче­ских способов и средств защиты; организационными и технически­ми мероприятиями (ГОСТ 12.1.009—76 (ГОСТ 12.1,009—76(1999)) ССБТ «Электробезопасность. Термины и определения»).

Основные технические способы и средства защиты от случай­ного прикосновения к токоведущим частям:

защитные оболочки;

защитные ограждения;

изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная, усиленная, двойная);

изоляция рабочего места;

малое напряжение;

защитное отключение;

предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безо­пасности.

Из выше перечисленных способов и средств защиты от прикосновения к токоведущим частям, проектант обосновывает выбор технических способов и средств защиты от случай­ного прикосновения к токоведущим частям

В курсовом проекте приводится выбор методов защиты от поражения электрическим током.

Для обеспечения защиты от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением, применяют следующие способы:

защитное заземление;

зануление;

выравнивание потенциалов;

система защитных проводов;

защитное отключение;

изоляция нетоковедущих частей;

электрическое разделение сети;

малое напряжение;

контроль изоляции;

компенсация токов замыкания на землю;

средства индивидуальной защиты.

Из выше перечисленных методов, проектант выбирает и обосновывает свой выбор методов защиты от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением, для проектируемого в спецвопросе оборудования.

При разработке вопросов необходимо пользоваться:

ТКП 427-2012 Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок»;

Межотраслевыми правилами по охране труда при работе в электроустановках (Постановление Министерства труда и социальной защиты Республики Беларусь и Министерства энергетики Республики Беларусь 30.12.2008 № 205/59).