Електропостачання підприємства з виготовлення запчастин зернозбиральних комбайнів

ВІТРЯК, Віктор Павлович

Please use this identifier to cite or link to this item: https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10085

Full metadata record

DC Field	Value	Language
dc.contributor.advisor	Семко, Олександр Вікторович	-
dc.contributor.author	ВІТРЯК, Віктор Павлович	-
dc.date.accessioned	2026-10-22T14:28:44Z	-
dc.date.available	2026-10-22T14:28:44Z	-
dc.date.issued	2026-06	-
dc.identifier.uri	https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/10085	-
dc.description.abstract	В даній випускній кваліфікаційній роботі бакалавра детально розглянуті питання проектування електропостачання підприємства з виготовлення запчастин зернозбиральних комбайнів. Було проведено: розрахунок електричних навантажень, вибір схеми живлення підприємства та розрахунок живлячої мережі, вибір трансформаторів і засобів компенсації реактивної потужності, вибір схеми внутрішньозаводського електропостачання, розрахунок струмів к.з., вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП та високовольтної апаратури, перевірки кабельних ліній, розрахунок системи електропостачання цеху. В індивідуальному завданні розглянуті питання впровадження енергозберігаючих технологій лазерного різання в процес виготовлення запчастин. В економічному розділі пояснювальної записки розглянуто питання вибору оптимального коефіцієнта потужності синхронних двигунів В розділі з охорони праці проведена модернізація системи загального штучного освітлення.	uk_UA
dc.language.iso	uk	uk_UA
dc.subject	струми короткого замикання,	uk_UA
dc.subject	високовольтна апаратура	uk_UA
dc.title	Електропостачання підприємства з виготовлення запчастин зернозбиральних комбайнів	uk_UA
dc.type	Bachelor Thesis	uk_UA
Appears in Collections:	141 Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка (Електротехнічні системи електроспоживання)

Files in This Item:

File	Description	Size	Format
КРБ Вітряк.pdf Restricted Access		3.86 MB	Adobe PDF	View/Open Request a copy

Show simple item record

Extracted text

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(назва факультету)
Кафедра електротехнічних систем
(повна назва кафедри)

«До захисту допущено»
Завідувач кафедри ЕТС
Валентин ТКАЧЕНКО
______________________
“_____” __________2026 р.

ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА

до кваліфікаційної роботи

б а к а л а в р
(освітньо-кваліфікаційний рівень)

ЧДТУ А1 23484 94/03-03

на тему:
«Електропостачання підприємства з виготовлення запчастин
зернозбиральних комбайнів»
(назва теми згідно з наказом)

Виконав: здобувач вищої освіти 4 курсу,
групи ЗЕСЕ – 22ск3
Спеціальності:
141 «Електроенергетика, електротехніка та
електромеханіка»
(шифр і назва спеціальності)

ВІТРЯК Віктор Павлович
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)

Керівник _____________ Олександр СЕМКО
(Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
Рецензент ____________ _____________________
(Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)

Засвідчую, що у цій кваліфікаційній роботі немає запозичень з праць інших авторів
без відповідних посилань
Здобувач вищої освіти ______________
(підпис)

Черкаси 2026 року
Черкаський державний технологічний університет

Факультет електронних технологій, автотранспорту та машинобудування
(повна назва)
Кафедра електротехнічних систем
(повна назва)
Спеціальність: 141 «Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка»

ЗАТВЕРДЖУЮ
Завідувач кафедри ЕТС
Валентин ТКАЧЕНКО
______________________
“_____” __________2026 р.

З А В Д А Н Н Я
НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ

ВІТРЯК Віктор Павлович
(прізвище, ім’я, по батькові здобувача вищої освіти)
1. Тема кваліфікаційної роботи
«Електропостачання підприємства з виготовлення запчастин
зернозбиральних комбайнів»

Керівник кваліфікаційної роботи СЕМКО Олександр Вікторович, РhD, асистент
(прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)

Затверджені наказом Черкаського державного технологічного університету від
« 13 » квітня 2026 року № 94/03-03

2. Строк подання кваліфікаційної роботи здобувачем вищої освіти ____________________

3. Вихідні дані до кваліфікаційної роботи: 1. Тип системи електропостачання –
централізована; 2. Клас напруги ГПП – 110/10 кВ; 3. Встановлена потужність підприємства –
688,0 кВт; 4. Потужність КЗ на шинах енергосистеми – 1600 МВА; 5. Розміри цеху –
74х64х10 м; 6. Кількість електроприймачів цеху – 40 шт; 7. Встановлена потужність силових
електроприймачів цеху – 585,6 кВт; 8. Індивідуальне завдання – Впровадження
енергозберігаючих технологій лазерного різання в процес виготовлення запчастин
; 9. Техніко-економічні розрахунки – Вибір оптимального коефіцієнта потужності
синхронних двигунів; 10. Охорона праці – Модернізація системи загального штучного
освітлення

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, що їх належить
розробити)
1 Умови проектування
2 Розрахунок електричних навантажень
3 Вибір і обґрунтування схеми живлення підприємства. Розрахунок живлячої мережі
4 Вибір трансформаторів і засобів компенсації реактивної потужності
5 Вибір схеми внутрішньозаводського електропостачання напругою 10 кВ
6 Розрахунок струмів короткого замикання в мережах вище 1000 В
7 Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП. Вибір високовольтної апаратури.
Перевірка кабельних ліній
8 Розрахунок системи електропостачання цеху
9 Індивідуальне завдання – Впровадження енергозберігаючих технологій лазерного
різання в процес виготовлення запчастин;
10 Техніко-економічні розрахунки – Вибір оптимального коефіцієнта потужності
синхронних двигунів
11 Охорона праці.

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень,
плакатів)
1 Генеральний план підприємства
2 Однолінійна схема ГПП 110/10 кВ
3 План ГПП 110/10 кВ
4 Однолінійна схема електропостачання цеху
5 План живлячих та розподільчих мереж цеху
6 Однолінійна схема КТП
7 Вид та план КТП 10/0,4 кВ
6. Консультанти розділів кваліфікаційної роботи
Прізвище, ініціали та посада Підпис, дата
Розділ
консультанта завдання видав завдання прийняв
Охорона праці ст. викл. Олексій КОЖЕМ´ЯКІН

7. Дата видачі завдання до кваліфікаційної роботи 15 квітня 2026 року

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН
Строк виконання
№ Назва етапів виконання кваліфікаційної роботи
етапів кваліфікаційної Примітка
з/п
роботи
1 Умови проектування 15.04.26 – 16.04.26
2 Розрахунок електричних навантажень 17.04.26 – 25.04.28
Вибір і обґрунтування схеми живлення
3 26.04.26 – 29.05.26
підприємства. Розрахунок живлячої мережі
Вибір трансформаторів і засобів компенсації
4 30.04.26 – 01.05.26
реактивної потужності
Вибір схеми внутрішньозаводського
5 02.05.26 – 03.05.26
електропостачання напругою 10 (6) кВ
Розрахунок струмів короткого замикання в
6 04.05.26 –06.05.26
мережах вище 1000 В
Вибір типу трансформаторної підстанції для ГПП.
7 Вибір високовольтної апаратури. Перевірка 07.05.26 – 09.05.26
кабельних ліній.
8 Розрахунок системи електропостачання цеху 10.05.26 – 18.05.26
9 Індивідуальне завдання 19.05.26 – 21.05.26
Техніко-економічні розрахунки елементів СЕП
10 22.05.26– 23.05.26
промислового підприємства
11 Охорона праці 24.05.26– 26.05.26
12 Виконання креслень графічної частини роботи 26.05.26 – 31.05.26
Підготовка доповіді та супровідних документів, 01.06.26 – 04.06.26
13
збір необхідних підписів

Здобувач вищої освіти-дипломник ________________ Віктор ВІТРЯК
(підпис) (Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
Керівник кваліфікаційної роботи ________________ Олександр СЕМКО.
(підпис) (Власне ім’я ПРІЗВИЩЕ)
ЗМІСТ

1 УМОВИ ПРОЕКТУВАННЯ……………………………………… 6
1.1 Характеристика об’єкта проектування……………………. 6
1.2 Характеристика споживачів електричної енергії цеху систем

сепарації……... ……….……………………………. 6
1.3 Характеристика цехів об’єкту, особливості їх

електропостачання ……………..………………...……..…... 7
1.4 Характеристика джерела живлення……………………….. 7
2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ…………… 8
2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових

електроприймачів………….……………………………….. 8
2.2 Особливості визначення розрахункових електричних

навантажень від однофазних електроприймачів ................ 12
2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від

освітлювальних систем…………………………………….. 13
2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ

цехової підстанції……………………………….................. 14
2.5 Визначення електричних навантажень на вищих рівнях

системи електропостачання……………………………….. 14
2.6 Картограма та положення центру електричних
навантажень цеху та підприємства. Вибір місця
розташування трансформаторних підстанцій……………. 16
2.6.1 Центр електричних навантажень підприємства і
цеху…………………………………………………... 16
2.6.2 Картограма електричних навантажень
підприємства…………………………………..…….. 19
2.6.3 Вибір місця розташування ГПП, ТП
19
(КТП)………..
ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ
3
ПІДПРИЄМСТВА. РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ……. 21
3.1 Розрахунок перерізу живлячої мережі……………………. 21
3.2 Визначення втрат напруги від системи до ГПП ………… 22

ЧДТУ А1 23484 94/03-03 ПЗ
Змн. Арк. № докум Підпись Дата
.
Розроб. Вітряк В.П.. Літ. Арк. Аркушів
Електропостачання
Перевір. Семко О.В. 3 73
підприємства з виготовлення

запчастин зернозбиральних
Н. Контр. Ключка К.М. ФЕТАМ, гр. ЗЕСЕ-22кс3
Затверд. Ткаченко В.Ф. комбайнів

4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ
РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ…………………………………... 25
4.1 Вибір трансформаторів ГПП ……………………………… 25
4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з
врахуванням компенсації реактивної потужності………... 25
4.3 Компенсації реактивної потужності на підприємстві……. 27
5 ВИБІР СХЕМИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО
ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ НАПРУГОЮ 10 кВ……………...…. 29
5.1 Вибір і обґрунтування схеми і конструкції
внутрішньозаводської мережі………………………...……. 29
5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж………………… 29
6 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ
В МЕРЕЖАХ ВИЩЕ 1000 В……………………………………... 32
6.1 Вихідні дані для розрахунків………………………………. 32
7 ВИБІР ТИПУ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ ДЛЯ
ГПП. ВИБІР ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ ПЕРЕВІРКА
КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ…………………………………………..….. 34
7.1 Вибір високовольтних апаратів РУВН……………..……... 34
7.2 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН…………… 34
7.3 Вибір трансформаторів струму…………………….……… 36
7.4 Вибір трансформаторів напруги…………………….…….. 36
8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ
ЦЕХУ………………………………………………..……………… 37
8.1 Вибір схеми і конструкції системи електропостачання
цеху………………………………………………….………. 37
8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних
систем………………………………………………………... 37
8.2.1 Загальні відомості…………………………………... 37
8.2.2 Розрахунок освітленості……………………………. 37
8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам
нагріву……………………………………………………..… 38
8.3.1 Розрахунок електричної мережі напругою до 1 кВ
за умовами нагріву та захисту……………………... 38
8.3.2 Розрахунок електричної мережі за втратами
напруги ……………………………………………… 40
8.3.4 Вибір низьковольтних комплектних установок
НКУ………………………………………………….. 40
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
4
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8.4 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі до
1000 В……………………………………………………....... 41
8.4.1 Розрахунок начального значення періодичної
складової струму трифазного КЗ………………....... 41
8.5 Захист цехових електричних мереж………………………. 45
8.5.1 Вибір апаратів захисту……………………………... 45
8.5.2 Перевірка мережі на захищеність…………………. 46
8.6 Вибір типу, конструкції та компоновки
трансформаторної підстанції ……………...…………….… 46
9 8 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ – впровадження
енергозберігаючих технологій лазерного різання в
процес виготовлення запчастин …….………………..…… 47
10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА …………………………. 57
11 ОХОРОНА ПРАЦІ………………………………………………… 63
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ………………………………... 72

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
5
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

УМОВИ ПРОЕКТУВАННЯ

1.1 Характеристика об’єкта проектування

Структура підприємства приведена на генплану (лист №1).

1.2 Характеристика споживачів електричної енергії цеху систем
сепарації

Потужність та інші характеристики приведено у таблиці 1.1.
Таблиця 1.1 – Відомості про електричні навантаження цеху
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
6
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

План цеху приведено на листі 5 графічної частини, а також на рисунку 1.1.
Розміри цеху, електропостачання якого розглядається окремо,
складають ABH = 746410 .

Рисунок 1.1 – План цеху та розташування обладнання

1.3 Характеристика цехів об’єкту, особливості їх
електропостачання
План цеху та розташування обладнання представлено на рис. 1.1

1.4 Характеристика джерела живлення

Вихідні дані:
– обрана номінальна напруга енергосистеми UC=110 кВ ;
– потужність КЗ на шинах районної підстанції SКЗ=1600 МВ А ;
– довжина повітряної лінії lПЛ= 40 км .
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
7
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2 РОЗРАХУНОК ЕЛЕКТРИЧНИХ НАВАНТАЖЕНЬ

2.1 Розрахунок цехових навантажень від силових
електроприймачів

Розрахунок цехових навантажень проводимо за наступними формулами
[6,7]:

Ppоз = 3 Uном  Ipоз cos . (2.1)

n
Рном =рном , (2.2)
1

n n
Qном =qном =рном  tg, (2.3)
1 1

Рроз = Кp Кв Рном , (2.4)

2pном
nе = . (2.5)
pном max

n
кв і рном і
К = 1
в . (2.6)
n
рном і
1

п
Кв, і Рном і
Кв, цеху = 1 . (2.7)
п
Рном і
1

п
Рроз цеху = Кр  Кв, цеху Рном = Кр Кв, i Рном і . (2.8)
1

Qроз цеху =Кр Кв,і Рном,і  tgі . (2.9)
і

2 2
Sроз цеху = (Рроз цеху ) + (Qроз цеху ) . (2.10)

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
8
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

n
Рном =pном .
1

Рном1= 323 = 69 кВт.

Визначаємо розрахункову величину Кв Рном,1 для цієї ж групи,
використовуючи значення Кв з таблиці 2.3 (стовпчик 5); значення додатку
Кв Рном,1 заносимо у стовпчик 8 таблиці 2.3

Кв Рном,1= 0,58 69 = 40 кВт.

Кв Рном,1  tgφ = 40 0,67 = 26,8 квар.

Ефективної кількості електроприймачів nе :

2 688
nе = = 21,9 .
62,8

Для розрахунку групового середньовиваженого коефіцієнту
використання по цеху в цілому використовуємо формулу (2.7)

494,7
Кв, цеху = = 0,74 .
668

Розрахункову активну потужність цеху

Рроз цеху =1,0 494,7 = 493,2кВт.

Qроз цеху = 314,1квар.

Повну розрахункова потужність Sроз силових електроприймачів
напругою до 1 кВ по цеху визначається формулою (2.10)

Sроз = (494,7)2 + (313,3)2 = 585,6 кВ∙А.

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
9
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
10
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
11
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2.2 Особливості визначення розрахункових електричних
навантажень від однофазних електроприймачів

При кількості однофазних ЕП:

• при двох або трьох електроприймачах

Рном, у =3Рном.max ф . (2.11)

Р = 3 Р(с) і Q = 3 Q(c) .

Таблиця 2.4 – Коефіцієнти зведення навантажень

Однофазними електроприймачами в цеху є наступні установки:
– зварювальний апарат SS-1;
– зварювальний апарат SS -2;
– зварювальний апарат SS -3;
– зварювальний апарат SS -4;
– інвертор зварювальний URs-1;
– інвертор зварювальний URs -2;
– інвертор зварювальний URs -3.
Розрахуємо умовну трифазну номінальну потужність:
Визначимо навантаження фаз, використовуючи відповідні
коефіцієнти зведення навантажень з таблиці 2.4

P(a) = 7,72 кВт ,

P(b) = 8,4 кВт ,

P(c) = 6,48 кВт .

Для найбільш навантаженої фази (В)
Середньовиважене значення коефіцієнту навантаження Кв(а) для
найбільш навантаженої фази

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
12
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8,4
Кв(а) = = 0,51.
7 + 5+ 6,48
+8
2

Умовна трифазна номінальна потужність Рном у найбільш
навантаженої фази (В), що розраховується за співвідношення (2.11),
складає:

Ру = 3 P(b) ; Ру = 3 8,4 = 25,2 кВт .

Повна умовна розрахункова потужність Sроз у :

2 2
Sроз у = (19,4 103 ) + (30,7 103 ) = 25,9 кВ А .

2.3 Визначення розрахункових електричних навантажень від
освітлювальних систем

Pmax оc . визначається співвідношенням [6, 7]:

Pmax оc =S, (2.14)

де S , – площа приміщення, м2 ;
 – питома потужність освітлювальних установок, Вт / м2 .
Використовуючи співвідношення (2.14 і 2.15), а також довідкові
дані з [6, 7], визначимо активну та реактивну потужності освітлювальних
установок
Pmax оc =8,8 4736 = 46413Вт,

Qроз, ос = Рроз, ос  tgφ = 41,8 0,2 = 8,4 квар.

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
13
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2.4 Розрахунок електричних навантажень на шинах 0,4 кВ
цехової підстанції

Сумарні активна та реактивна розрахункові потужності на шинах
0,4 кВ [6, 7]
Р0,4 цеху = 494,7 + 41,8 +19,4 = 555,9 кВт ,

Q0,4 цеху = 313,3 + 8,4 +30,7= 352,4 квар .

Навантаження на шинах цехової підстанції за виразом

2 2
S ТП = (Р0,4 цеху ) + (Q0,4 цеху ) , (2.16)

2 2
SТП = (555,9) + (352,4) = 625,6 кВ А .

Дані розрахунків навантаження цехової підстанції SТП за формулою
(2.16) по усім цехам заносимо у таблицю 2.5.

2.5 Визначення електричних навантажень на вищих рівнях
системи електропостачання

Приблизну потужність SНН ГПП [8, 9] :

2 2
 N   N 
SНН ГПП =Ко  P0,4 цеху і  + Q0,4 цеху і  , (2.17)
   
 i   i 

2 2
SНН ГПП = 0,9  (4815,7) + (2789,1) = 5008,6 кВ А .

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
14
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
15
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2.6 Картограма та положення центру електричних навантажень цеху
та підприємства. Вибір місця розташування трансформаторних
підстанцій

2.6.1 Центр електричних навантажень підприємства і цеху
Теоретичний центр електричних навантажень (ЦЕН) підприємства
визначаємо як точку з координатами

n
 Р0,4 цеху  xi
Х = i = 1
ЦЕН підпр , (2.18)
n
 Р0,4 цеху
i = 1

n
 Р0,4 цеху  yi
YЦЕН підпр = i = 1 . (2.19)
n
 Р0,4 цеху
i = 1

Дані, необхідні для розрахунку координат ЦЕН згідно виразів
заносимо у відповідні графи таблиці 2.6.
Визначаємо координати ЦЕН по формулам (2.18 – 2.19):

1000486,6
Х = = 207,8 м ,
ЦЕН підпр
4815,6

930727
Y .
ЦЕН підпр = = 193,3 м
4815,7

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
16
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
17
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Центр електричних навантажень цеху.
– для активної потужності:

п
Рроз  х
i i
Х i=1
ЦЕН цеху(Р) = , (2.20)
п
Рроз i
i=1

п
Рроз  у
i i
У i=1
ЦЕН цеху(Р) = ; (2.21)
п
Рроз i
i=1
– для реактивної потужності:
п
Qроз  х
i i
Х i=1
ЦЕН цеху(Q) = ,
п
Qроз i
i=1

п
Qроз  у
i i
У i=1
ЦЕН цеху(Q) = ,
п
Qроз i
i=1
Таблиця 2.7 – Розрахунок центру електричних навантажень

Координати ЦЕН :
– на рисунку 1.1 – XЦЕН цеху(Р) = 68,3 мм ; УЦЕН цеху(Р) = 81,5 мм;
– в натурі – УЦЕН цеху(Р) = 30 м; УЦЕН цеху(Р) = 32 м.

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
18
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

2.6.2 Картограма електричних навантажень підприємства
Геометричні зображення середньої інтенсивності розподілу
навантажень на картограмі:

P 2
роз і =  r m ,

де Pроз i –навантаження i-ого підрозділу;
r – радіус кола;
m – масштаб.
Сектори, що відповідають силовому, а також освітлювальному
навантаженням

360 Pроз цеху
с.н = ; (2.22)
Р0,4 цеху

360 Pроз ос. цеху
оc.н = . (2.23)
Р0,4 цеху

Радіус кола r2 :
611,9
r2 = = 44,1мм . (2.24)
3,14 0,1

2.6.3 Вибір місця розташування ГПП, ТП (КТП)

Обираємо місця встановлення КТП - (лист 5 графічної частини).
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
19
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
20
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

3 ВИБІР І ОБҐРУНТУВАННЯ СХЕМИ ЖИВЛЕННЯ
ПІДПРИЄМСТВА. РОЗРАХУНОК ЖИВЛЯЧОЇ МЕРЕЖІ

3.1 Розрахунок перерізу живлячої мережі

Для живлення ГПП (напруга 35, 110 або 220 кВ) в більшості
випадків використовуються повітряні лінії. Кабельні лінії застосовують
при забрудненої атмосфері та інших випадках, передбаченими
нормативними документами 1.

Потужність SВН ГПП визначається за формулою (2.17) , у якої
враховано втрати потужності у силових трансформаторах ГПП:

2 2
 N   N 
SВН ГПП =Ко  P0,4 цеху і + PT  + Q0,4 цеху і + Q
   T  , (3.1)

 i   i 

де PT іQT – втрати відповідно активної і реактивної потужності.
Розрахунковий струм однієї живлячої лінії (А) визначається згідно
виразу
SВН ГПП
ІрозПЛ = Кзав.Л , (3.2)
2  3  Uном

де Кзав.Л – коефіцієнт завантаження лінії, який залежить від схеми РУНН,
організації роботи ГПП.
Таким чином

ΔРТ = 0,02 5008,6 = 99,2 кВт ;

QT = 0,15008,6 501квар .
Загальне навантаження об’єкта становить

2 2
SВН ГПП = 0,9 (4815,7 +100,2) + (2989,1+ 501) = 0,9 8882,2 = 6029 кВ А.

У нашому випадку

6029
ІрозПЛ = =15,8 А .
2 1,732 110

Переріз лінії живлення (мм2) визначається виразом
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
21
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

ІрозПЛ
Fек = ,
jек

де jек – нормоване значення економічної густини струму jек = 1,4 А/мм2.

15,8
F = =11,3 мм2
ек .
1,4

15,8 А  170 А ;

2 15,8 А = 31,6 А  1,07 1,25 70 А = 93,6 А ;

Обираємо для повітряної лінії провід АС-70 [1, 6].

3.2 Визначення втрат напруги від системи до ГПП

Схема заміщення - на рисунку 3.4.

Рисунок 3.4 – Схема заміщення фази ділянки мережі

)

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
22
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Векторна діаграма напруги і струму фази:

Рисунок 3.5 – Векторна діаграма напруги і струму фази ділянки
електричної мережі

Враховуючі співвідношення між лінійними і фазними напругами,
для любої кількості ділянок лінії маємо

n
U = 3 Uф = 3 (Ii  ri cosi + Ii xi sini ) .
i=1

Активну і реактивну складові струму обчислимо за формулами (3.8):

4915,9 103
Ia = = 25,9 A ;
3 110 103

3490 103
Ip = =18,3 A .
3 110 103

Складові падіння напруги:

Uф = 29,5 13,6 +18,3 12,7 = 634,7 В;

U = 25,9 12,7 −18,3 13,6 = 77 В.

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
23
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Модуль напруги на початку ділянки визначимо за формулою (3.5):

Uф1 = (110 + 0,63)2 106 + (0,077)2 106 =111,3 кВ .

Модуль падіння напруги Uф визначається співвідношенням (3.7)

U 2 6 2
ф = (0,63) 10 + (0,077) 106 = 638,4 В.

Втрата напруга розраховується за співвідношенням (3.6)

Uф =110,6 103 −110,0 103 = 0,6 103
В.

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
24
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

4 ВИБІР ТРАНСФОРМАТОРІВ І ЗАСОБІВ КОМПЕНСАЦІЇ
РЕАКТИВНОЇ ПОТУЖНОСТІ

4.1 Вибір трансформаторів ГПП

Номінальна потужність кожного з двох трансформаторів ГПП попередньо
оцінюється згідно виразу (4.1):
Отже
6029
SТ пр = = 4306 кВ А .
2 0,7

Попередньо вибираємо трансформатор ТМН–6300/110 із
номінальними параметрами:
Sном Т=6,3 МВ А , Uном В=115 кВ, Uном Н=11кВ, UКЗ=10,5%,
ΔРХХ= 10 кВт, ΔРКЗ= 44 кВт .

4.2 Вибір числа та потужності цехових трансформаторів з
врахуванням компенсації реактивної потужності

Кількість трансформаторів ТП визначається вимогами надійності
живлення споживачів [3, 4, 6, 9].
Обираємо попередньо потужність трансформатору нашої цехової
ТП, користуючись співвідношенням

S 688,1
S = ТП
приб T = = 491,3 кВ∙А.
2 0,7 1,4
Таким чином, номінальна потужність обраного трансформатору
складає
Sном T =400 кВ∙А.

Сумарна розрахункова потужність батарей конденсаторів складе

QHK =QHK1 +QHK2. (4.2)
сум

Мінімальне число цехових трансформаторів Nmin однакової
потужності Sном Т , що призначені для живлення технологічно зв`язаних
навантажень:
Економічна кількість трансформаторів Nе знаходиться за виразом

Nе = Nmin +m ,

де m – додаткова кількість трансформаторів, яка визначається згідно [3, 6]
у функції Nmin і N .
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
25
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Nе = 2 + 0 = 2 ,

За рахунок N та m з`являється некомпенсована потужність
Qmax T , яка передаватиметься через трансформатори в мережу 0,4 кВ,
визначається вона за формулою

2
Qmax T = (Nе к
2
заван.ф Sном T ) − Рmax .

S
де к ТП
заван.ф – фактичний коефіцієнт завантаження, кзаван.ф = .
Ne Sном T

У такому разі
2 2
Qmax.T = (2  0,791  400) - (554,3) = 324 квар .

Сумарна потужність батарей статичних низьковольтних
конденсаторів QHK1 складе:

QHK1 =Qmax −Q ,
0,4 max T

де Qmax – сумарна реактивна потужність напругою 0,4 кВ за найбільш
0,4
завантажену зміну, квар.

QHK1 =324 - 324 = 0 квар .

Додаткова потужність статичних конденсаторів QHK2 з врахуванням
оптимального зниження втрат потужності визначається за формулою [6]

QHK2 =Qmax −Q −  N S ,
0,4 HK1 е ном Т

Показник К2 враховує віддаленість ТП від РП ГПП та потужність
трансформаторів. Його чисельне значення беруть згідно з даними [6].

QHK2 =178,3 квар.
Вибираємо дві комплектні конденсаторні установки марки ККУ 0,4-
90/4-10-21У3 [8] потужністю 90 квар і напругою живлення 0,4 кВ з
автоматичним регулюванням.

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
26
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

4.3 Компенсації реактивної потужності на підприємстві

Вибір потужності засобів компенсації проводимо згідно [8, 9].
Згідно отриманого значення приймаються до встановлення за
довідковими даними високовольтні конденсаторні установки з
потужністю, що дорівнює розрахунковому значенню, поділеному на
кількість секцій шин підстанції, що проектується.
З енергосистемою узгоджено Qек= 900 квар.

Qвк = 0,9 2789,1+501−900−1520 = 591,2 квар .

Встановлюэмо дві конденсаторні установки марки УКЛ(П)56–10,5–
300 УЗ, модернізовані.
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
27
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
28
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

5 ВИБІР СХЕМИ ВНУТРІШНЬОЗАВОДСЬКОГО
ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ НАПРУГОЮ 10 кВ

5.1 Вибір і обґрунтування схеми і конструкції
внутрішньозаводської мережі

Обираємо радіальну схему, приклад якої наведено на рисунку 5.1 [6, 4].

Рисунок 5.1 – Одноступенева радіальна схема розподілення
електроенергії

5.2 Розрахунок перерізу розподільчих мереж

Втрати потужності в трансформаторі [6, 4]

Рmax10= Рроз 0,4+ РТ= Рроз 0,4+ 0,02  Sном Т ; (5.1)

Qmax10= Qроз 0,4+ QТ = Qроз 0,4+ 0,1Sном Т , (5.2)

де Рроз 0,4, Qроз 0,4 – розрахункові навантаження на стороні 0,4 кВ (активне,
реактивне).
Потужність певної лінії [6, 4]:

2 2
S Л = (Рmax 10 і ) + (Qmax 10 і ) .
i

Розраховані дані заносимо у таблицю 5.1.

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
29
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Таблиця 5.1 – Розрахунок електричних навантажень на стороні 10 кВ ТП

Розрахунковий струм у кабельної лінії на кожної ділянки (ГПП–ТП) в
нормальному режимі визначається як [6, 4]

SЛ
I і
роз, Л = .
і 3 Uном

Для цеху, який обрано у якості прикладу

368
Iроз Л (ГПП - ТП 4 ) = = 21,2 А .
3 10

Iроз, Лі 21,2
Fек = = = 15,2 мм2 .
j ек 1,4

Обираємо переріз кабелів для лінії (ГПП – ТП4) 16 мм2.
Виконуємо перевірку обраного кабелю на допустимий струм в
нормальному режимі роботи за співвідношенням [1]

Іроз, Л  Ідоп К1 К2 ,

де К1 – поправний коефіцієнт, що залежить від температури землі та повітря
К1 =1,05 ;
К2 – поправний коефіцієнт, що залежить від кількості числа кабелів
прокладених паралельно К2 = 0,90 ;
Ідоп – тривалий допустимий струм на один кабель в нормальних умовах.
21,2  75 1,05 0,9 = 73,6 А .

Перевірка на допустимий струм в післяаварійному режимі відбувається
за виразом
2  Іроз Л  Ідоп К1 К2 К3 ,

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
30
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

де К3 – допустиме короткочасне перевантаження кабельної лінії К3 =1,25 .
Для нашого випадку

2 21,2 А = 42,4 А  75 1,05 0,9 1,25 = 88,6 А ,

тобто умова виконується.
Втрата напруги в лінії в нормальному режимі роботи повинна бути не
більш 5% Uном і визначається за виразом [6]:

ΔU= 3  Iроз Л LКЛ  (rо cos + xо sin) ,

де LКЛ – довжина лінії, км;
ro, xo – відповідно питомий активний і реактивний опір лінії, Ом/км;
cos – коефіцієнт потужності навантаження лінії.
Для лінії ГПП–ТП6
313,6 192,6
cosφ = = 0,852 ; sinφ = = 0,523 .
368 368

Втрата напруги в кабельній лінії, що розглядається в якості прикладу,
буде
ΔU = 1,732 21,2 0,175  (1,24 0,852 + 0,099 0,523) = 7,1 В .
Таким чином, умова виконується, так як

ΔU = 7,1  0,05 Uном =50 В .

Таблиця 5.2 – Вибір перерізу кабельних ліній напругою 10 кВ

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
31
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

6 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КОРОТКОГО ЗАМИКАННЯ
В МЕРЕЖАХ ВИЩЕ 1000 В

6.1 Вихідні дані для розрахунків

Для схеми (рисунок 6.1) складаємо схему заміщення.

Рисунок 6.1 – Розрахункова схема розрахунку КЗ

Схему складаємо однолінійною (рисунок 6.2).

Рисунок 6.2 – Схема заміщення для розрахунку струмів КЗ

Розрахуємо значення показниківза співвідношеннями:
елементів схеми заміщення
– зведений до основного ступеня індуктивний опір системи

U2
2
ХС= C (n) ;
SКЗ
– зведений до основного ступеня індуктивний опір повітряної лінії

2
ХПЛ = lПЛ  хПЛ, пит  (n) ;

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
32
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

– зведений до основного ступеня індуктивний опір силового
трансформатора
2
U U
КЗ ном. Н 2
ХТ =  (n) ;
100 Sном Т

– зведений до основного ступеня індуктивний опір кабельної лінії Л2

Х2= хкаб. пит L
2
КЛ 2 n ;

– зведений до основного ступеня індуктивний опір кабельної лінії Л5

Х5= хкаб. пит L n2
КЛ 5 ;

– зведений до основного ступеня індуктивний опір кабельної лінії Л7

Х7= хкаб. пит LКЛ 7 n
2 ;

– зведений до основного ступеня активний опір кабельної лінії Л2

R = r L n2
2 каб. пит КЛ 2 ;

– зведений до основного ступеня активний опір кабельної лінії Л5

R 2
5 = rкаб. пит LКЛ 5 n ;

– зведений до основного ступеня активний опір кабельної лінії Л10

R7= rкаб. пит L
2
КЛ 7 n .

Розрахунки проводимо за допомогою Microsoft Excel і результати
заносимо у таб.6.1

Таблиця 6.1 – Струми короткого замикання в СЕП

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
33
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

7 ВИБІР ВИСОКОВОЛЬТНОЇ АПАРАТУРИ,
ПЕРЕВІРКА КАБЕЛЬНИХ ЛІНІЙ

7.1 Вибір високовольтних апаратів РУВН

Результати виборів обладнання представлено у відповідних таблицях.
Таблиця 7.1 – Вибір вимикача

Таблиця 7.2 – Вибір роз’єднувача

Остаточно, по даним таблиці обираємо роз’єднувач серії РГН–110/1000
УХЛ1, який на протязі терміну експлуатації (30 років) не вимагає технічного
обслуговування [14].

7.2 Вибір апаратів розподільчої установки РУНН

Силовими апаратами розподільчої мережі є ввідні та секційні вимикачі.
Вибір їх не відрізняється від вибору силових апаратів мережі
живлення. Попередньо по номінальним даним обираємо ввідний вимикач
навантаження вакуумний типу ВВЭ–10–20/1000 У3 з вбудованим
електромагнітним приводом [19].
При розрахунках розрахункового струму ввідного вимикача 10 кВ
значення Іроз визначаємо за співвідношенням

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
34
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

SВН ГПП 6029,8 103 В А
Іроз = = = 348,1 А .
3 Uном 1,732 10 103 В

Таблиця 7.3 – Вибір ввідного вимикача 10 кВ

При розрахунках розрахункового струму секційного вимикача 10 кВ
значення Іроз визначаємо за співвідношенням

SВН ГПП 6029,8 103 В А
І роз, с е к ц. = = = 175,2 А .
2  3 Uн 2 1,732 10 103 В

За номінальними даними обираємо вимикач ВВЭ–10–20/630 У3 з [14].
Таблиця 7.4 – Вибір секційного вимикача 10 кВ

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
35
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

7.3 Вибір трансформаторів струму

Таблиця 7.5 – Вибір трансформаторів струму напругою 10 кВ ТШЛП–10К

7.4 Вибір трансформаторів напруги

Таблиця 7.6 – Розрахунок навантаження трансформатора напруги

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
36
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8 РОЗРАХУНОК СИСТЕМИ ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ ЦЕХУ

8.1 Вибір схеми і конструкції системи електропостачання цеху

Для цеху обираємо схему (рис. 8.1) [8]

Рисунок 8.1 – Радіальна схема цехової електричної мережі

8.2 Розрахунок внутрішньоцехових освітлювальних систем

8.2.1 Загальні відомості
Проектування освітлювальних установок складається з світлотехнічної
та електричної частин [15]. Нами вирішуються наступні завдання:
обираються типи джерел світла і світильників, намічають найбільш доцільні
висоти встановлення світильників та їх розміщення [15].

8.2.2 Розрахунок освітленості
Відстань між світильниками

La = λ h = 18 = 8 м .

При La = 8 м в ряду можна розмістити 9 світильників, тоді

2  l = 74 −8 8 =10 м,
де l = 5 м.

Приймаємо число рядів світильників рівним 8, тоді Lb = 6 м , а
величина
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
37
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

La 8
= = 1,33  1,5 .
Lb 6

Отримаємо кількість світильників в цеху N = 90.

200 1,5 4736 1,15
Фсв = = 26311 лм.
90 0,69
Обираємо лампу ДРЛ 400 з потужністю 400 Вт, що має світловий потік
Fном = 24000 лм [15].
Визначимо відхилення обраного значення світлового потоку від
розрахованого:

26311− 24000
Δ(%) = 100 % = 8,7 %
26311

Обрана лампа за світловим потоком відрізняється від розрахункового
на 8,7 % , що допустимо.
Активна потужність системи освітлення складає:

Рос  = PДРЛ N

Рос = 400 90 =36000 Вт.

Реактивна потужність системи освітлення дорівнює:

Qmaxоc = Pmax оc  tg0

Qmaxоc =36 0,2= 7,2квар.

8.3 Розрахунок цехової електричної мережі по умовам нагріву

8.3.1 Розрахунок електричної мережі напругою до 1 кВ за умовами
нагріву та захисту
Умовами вибору ліній живлення [1] є виконання співвідношення

І роз  Ку. п  Ітр. доп Л , (8.5)

І ном доп. Л  Іmах = 1,25  Іроз , (8.6)
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
38
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Проводимо розрахунок мережі живлення споживачів цеху.
Керуючись вказаними вимогами, проводимо розрахунок мережі
та обираємо за даними [14] кабелі і результати заносимо в таблицю 8.3

Таблиця 8.3 – Вибір перерізу живлячого кабелю

Таблиця 8.4 – Вибір перерізу ввідних кабелів

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
39
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

8.3.2 Розрахунок електричної мережі за втратами напруги
Згідно ПУЕ, для силових мереж відхилення напруги від номінальної
має
Втрати напруги на лінії Л2 визначаються формулою (3.4), яка для
нашого випадку має вигляд:

U = 3  Iроз Л LКЛ  (rо cos + xо sin) .

ΔUЛ2(В) = 3 176 0,04  (0,28 0,95+0,26 0,31) = 4,07 В .

Тобто
4,07
ΔUЛ2(%) = 100% =1,01% .
380

Для трансформатора мережі: РКЗ = 5400 Вт, UКЗ = 4,5%,
1
SН. Т = 400кВ∙А, SМ = SТП = 305 кВ∙А, cos = 0,9; sin = 0,433 .
2
Розрахуємо активну і реактивну складові напруги КЗ:

5400
UА = 100% = 1,35% ; UР = (4,5)2 − (1,35)2 = 4,37% .
400000

Втрати напруги ΔUТ на цеховому трансформаторі складуть:

305
ΔUТ = (1,35 0,9+ 4,37 0,433) = 2,37% .
400

З врахуванням отриманих даних співвідношення (8.8) прийме вид

100% + 5% – 2,37% – 1,11% = 101,52 % ≥ 95 %.

Таким чином, відхилення напруги уздовж ланцюга “РУ НН КТП –
віддалений потужний споживач” не виходить за допустимі значення.

8.3.3 Вибір низьковольтних комплектних установок НКУ
На цьому етапі обираємо тип НКУ, а саме пункти розподільчі серії
ПР11 (рисунок 8.8).
.
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
40
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 8.8 – Пункт розподільчий ПР11

8.4 Розрахунок струмів короткого замикання в мережі до 1000 В

Розрахункова схема КЗ цехової мережі приведена на рисунку 8.9.

8.4.1 Розрахунок начального значення періодичної складової струму
трифазного КЗ
Розрахункова схема КЗ цехової мережі представлена на рисунку 8.9.

Рисунок 8.9 – Розрахункова схема КЗ цехової мережі
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
41
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Схема заміщення для складеної розрахункової схеми приведена на
рисунку 8.10.

Рисунок 8.10 – Схема заміщення прямої послідовності для розрахунку КЗ
в цехової мережі

Розрахуємо послідовно необхідні опори елементів короткозамкненого
ланцюга.
Еквівалентний індуктивний опір ХС для нашого випадку визначається
формулою [11]:

U2
ср НН
XC = ,
3  Iном відк Uср. ВН

(400)2
XC = = 0,51 мОм.
3 20 103 10 103

Активний та індуктивний опір трансформатора:

P 2
к. ном UНН. ном
r = 106
Т
S2
Т.ном

2
2 100 P  U2
x = U − к.ном  НН.ном 4
T к   10
 SТ.ном  SТ.ном
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
42
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

7,6  (0,4)2
rT = 106 = 7,63 мОм.
(400)2

2
2 100 7,6  (0,4)2
xT = (5,5) − 4
   10 = 21 мОм.
 400  400

Активний та індуктивний опір трансформаторів струму.
Значення параметрів прямої (зворотної ) і нульової послідовностей
кабелю, який використовується в короткозамкненому ланцюгу, приймаємо
згідно додатку 2 [11]:
rL1 = r0 L1;

XL1 = x0 L1;

rL2 = r0 L2 ;

XL2 = x0 L2 .

З урахуванням питомих значень, параметри кабелів дорівнюють:

rL1 = 0,32 16 =5,12 мОм;

XL1 = 0,057 16 = 0,912 мОм;

rL2 =1,54 3= 4,62 мОм;

XL2 = 0,062 3= 0,186 мОм.
Сумарний активний і реактивний опір:

r(К3) = rT + rК + rQF1+ rК + rTA + rК + rQF2 + rКQ + rКL1+ rL1+ rКL1+ rQF3 + rКL2 + rL2 .

r(К3) =7,6+ 1,0 + 0,25 + 1,0 + 1,7 + 1,0 + 0,65 + 1,0 + 0,1+ 5,12 + 0,1 + 2,15
+0,1 + 4,62 = 26,39 мОм.

X(К3) = XC+ХT + ХQF1+ХTA + ХQF2 +XL1+ ХQF3 +XL2 .

X(К3) = 0,5 + 20,64 + 0,1 + 2,7 + 0,17 + 0,912 + 1,2 + 0,186 = 26,4 мОм.

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
43
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Сумарний повний опір:

Z(К3) = (26,39)2 + (26,4)2 = 37,3 мОм.

Струм короткого замикання:
1,05 380
IКЗ(К3) = = 6176 А.
3 37,23 10−3

Розрахуємо сумарний активний і реактивний опір короткозамкненого
ланцюга «трансформатор цехової КТП – точка К2 (РП2)»:

r(К2) = rT + rК + rQF1+ rК + rTA + rК + rQF2 + rКQ + rКL1+ rL1+ rКL1 .

r(К2) =7,6+ 1,0 + 0,25 + 1,0 + 1,7 + 0,65 + 1,0 + 0,1+ 5,12 + 0,1 = 19,52 мОм.

X(К2) = XC+ХT + ХQF1+ХTA + ХQF2 +XL1 .

X(К2) = 0,5 + 20,6 + 0,1 + 2,7 + 0,17 + 0,912 = 25 мОм.

Z(К2) = (19,52)2 + (25)2 = 31,7 мОм.

Струм короткого замикання у точці (К3):

1,05 380
IКЗ(К2) = = 9215 А.
3 31,7 10−3

Розрахуємо сумарний активний і реактивний опір короткозамкненого
ланцюга «трансформатор цехової КТП – точка К1 (шини 0,4 кВ КТП)»:

r(К1) = rT + rК + rQF1+ rК + rTA .

r(К1) = 7,6+ 1,0 + 0,25 + 1,0 + 1,7 = 11,55 мОм.

X(К1) = XC+ХT + ХQF1+ХTA .

X(К1) = 0,5 + 20,6 + 0,1 + 2,7 = 23,9 мОм.

Z(К1) = (11,55)2 + (23,9)2 = 26,5 мОм.
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
44
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Струм короткого замикання у точці (К3):

1,05 380
IКЗ(К1) = =11023 А.
3 26,5 10−3

Отримані значення струму КЗ заносимо до таблиці 8.5.

Таблиця 8.5 – Струми короткого замикання у розрахованих точках

8.5 Захист цехових електричних мереж

8.5.1 Вибір апаратів захисту

Основні співвідношення для вибору і перевірки автоматичних
вимикачів [1, 8]:
Iном.розч  Iроз ; (8.9)

Iном.розч  (1,1−1,3)  Iроз (8.10)

Iном.розч.е  (1,25−1,35)  iп (8.11)

ІН В. А.  Іроз ; (8.12)

ІН Т. Р.  1,1 Іроз ; (8.13)

ІН Е.Р.  1,25  ІП , (8.14)

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
45
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Таблиця 8.6 – Вибір автоматичних вимикачів

8.5.2 Перевірка мережі на захищеність
Для лінії : Іроз = 32,2 А , Ітр.доп = 82 А,
Ізах = 80 А.
182 А  180 А .
8.6 Вибір типу, конструкції та компоновки трансформаторної
підстанції

План і розріз обраної конкретної підстанції приводиться у графічної
частині дипломної роботи.
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
46
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

9 ІНДИВІДУАЛЬНЕ ЗАВДАННЯ – впровадження енергозберігаючих
технологій лазерного різання в процес виготовлення запчастин

9.1 Загальні відомості

Складна геометрія сучасних деталей зумовлює необхідність
застосування високотехнологічних методів їх виготовлення. Найбільш
перспективним напрямом у цьому контексті виступає технологія лазерного
вирізування, яка забезпечує високу точність та якість обробки.
Принцип термічного різання матеріалів лазерним випромінюванням
ґрунтується на локальному нагріванні поверхні під дією сфокусованого
променя та подальшому інтенсивному випаровуванні нагрітої ділянки.
Відведення тепла у внутрішні шари металу відбувається надкритично
швидко, що практично виключає тривалу витримку при високих
температурах. Завдяки цьому процес характеризується надзвичайно
високими швидкостями нагрівання та охолодження оброблюваних зон.
Джерелом випромінювання є лазер — оптичний квантовий генератор
(ОКГ), який працює на основі стимульованої генерації світла. Існують різні
конструкції ОКГ: твердотільні, газові та напівпровідникові. Для механічної
обробки найбільш поширеними є твердотільні лазери, робочим елементом
яких виступає рубіновий стрижень з оксиду алюмінію, активованого іонами
хрому. Рубінові лазери функціонують в імпульсному режимі, генеруючи
когерентне монохроматичне випромінювання червоного спектра з енергією
імпульсу 20–100 Дж.
Лазерна технологія застосовується для широкого спектра операцій:
прошивання наскрізних і глухих отворів, поділу заготовок, вирізування
деталей з листових матеріалів, формування пазів тощо. Світловий метод
універсальний — він дозволяє обробляти практично будь-які матеріали.
Особливо перспективним є вирізування металевих деталей, адже воно не
лише забезпечує точність геометрії, але й сприяє локальному зміцненню
матеріалу в зоні різу. Твердість таких ділянок перевищує показники,
отримані традиційними методами різання, на 15–20 %, при цьому
зберігаються вихідні властивості основного об’єму матеріалу.
Лазерне вирізування відкриває широкі можливості для обробки
поверхонь складної конфігурації, включаючи важкодоступні порожнини та
поглиблення, куди промінь може бути спрямований за допомогою оптичних
систем. Технологія дозволяє виконувати фігурне вирізування великих площ
без утворення крихкого шару, схильного до розтріскування чи деформацій.
Крім того, лазерне випромінювання забезпечує можливість надання
поверхням деталей специфічних властивостей — механічних, хімічних або
фізичних — без порушення цілісності матеріалу.
Важливою перевагою є відсутність деформацій у результаті локальної
термообробки, що практично усуває потребу у фінішній механічній обробці.
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
47
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Безконтактний характер лазерного нагріву спрощує автоматизацію процесів,
особливо при роботі з деталями складної форми.
Застосування лазерних методів є доцільним у випадках, коли необхідно
мінімізувати деформацію поверхонь, коли традиційні способи підведення
теплоти є малоефективними, або коли оброблювані ділянки мають невеликі
розміри порівняно з габаритами деталі.
Широке впровадження лазерного різання у промисловість пояснюється
низкою чинників (див. рисунок 9.1):
• наявністю серійного високопродуктивного обладнання як
імпульсної, так і безперервної дії;
• простотою підбору технологічних режимів обробки;
• можливістю роботи з великою номенклатурою деталей, що
потребують локального вирізування;
• високою техніко-економічною ефективністю, яка визначається
перевагами лазерної термообробки.

Рисунок 9.1 – Технологія лазерної різки

У багатьох випадках геометричні параметри деталей не дозволяють
застосовувати традиційні методи різання для термообробки, оскільки в
поверхневих шарах виникають значні напруження, що призводять до
деформацій. Як наслідок, міцність деталей із конструкційних сталей у стані
постачання зазвичай є недостатньою.
Методи лазерної обробки поділяються на групи залежно від фізичних
процесів, що лежать в їх основі: нагрівання, плавлення та ударне
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
48
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

навантаження матеріалу. Вибір конкретного способу визначається щільністю
потоку лазерного випромінювання та тривалістю його дії.
Найбільш поширеним є метод лазерного різання, що базується на
фазових перетвореннях у поверхневих шарах металів і сплавів. Він
реалізується при надзвичайно швидкому нагріванні та подальшому
охолодженні, що забезпечує високу якість різу. Для цього необхідна
мінімальна щільність потоку випромінювання при максимальній тривалості
його дії.
Сфера застосування лазерного обладнання не обмежується лише
різанням заготовок. Останнім часом воно активно використовується у
виробництві рекламної та представницької продукції, а також для
виготовлення виробів складної конфігурації. Лазерне вирізування ефективно
застосовується для обробки пластика, деревини, картону, скла, кераміки,
джинсової тканини, паперу та натуральної шкіри. Для роботи з металами,
зокрема сталлю, необхідне використання спеціальних присадок.
Лазерне обладнання умовно поділяється на три основні групи:
• лазерні вирізні верстати;
• лазерні машини;
• лазерні установки.

Окрім відмінностей у сферах застосування, лазерне обладнання
класифікується також за типом випромінювання. Так, установки на основі
СО₂-лазерів використовуються переважно для різання пластмас, деревини,
гуми та інших неметалевих матеріалів. Метал у цьому випадку є винятком,
адже для його обробки застосовуються твердотільні та напівпровідникові
лазери, які мають ширший спектр можливостей і спеціально призначені для
роботи з металевими заготовками.
Залежно від виробничих потреб можливе додаткове оснащення
лазерних систем спеціальними пристроями, що розширюють їх
функціональні можливості.
Лазерні верстати знайшли широке застосування як у великих
промислових підприємствах, так і при виготовленні одиничних виробів. Це
універсальне обладнання має низку переваг: компактні габарити, що
дозволяють розміщувати його без значних витрат площі; простота монтажу
та налаштування; відсутність потреби у висококваліфікованому персоналі —
для роботи достатньо середньої технічної освіти. Крім того, такі верстати не
потребують витратних матеріалів, що знижує експлуатаційні витрати.
Таким чином, для виконання високоточного вирізування курків
двоствольних мисливських рушниць у розглянутому виробничому цеху
доцільно застосувати автоматичний лазерний вирізний верстат. Наступним
етапом є розробка автоматизованої системи керування його режимами та
проведення розрахунку ключового елемента цієї схеми — котушки зсуву
індукційного датчика товщини.
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
49
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

9.2 Розробка автоматичної системи керування режимами лазерного
вирізного верстату

Лазерне вирізування має суттєві переваги порівняно з плазмовим та
НВЧ-різанням, оскільки забезпечує надзвичайно високий рівень концентрації
енергії у зоні обробки. Процес може здійснюватися як у безперервному, так і
в імпульсному режимі, проте найбільш широке застосування знаходить саме
імпульсний режим.
У цьому випадку використовуються переважно імпульсні
напівпровідникові (діодні) лазери, які генерують випромінювання з
довжиною хвилі 625 нм та потужністю від кількох десятків до кількох сотень
ват. Такий спектр параметрів дозволяє ефективно обробляти різні матеріали,
забезпечуючи високу точність і якість різу.
Випромінювання з довжиною хвилі 625 нм характеризується високим
рівнем поглинання більшістю матеріалів. Наприклад, сталь марки Х20НТ10
товщиною 0,5 мм засвоює близько 32 % енергії діодного лазера. У сучасних
технологічних вирізних установках імпульсного типу як активні елементи
застосовуються кристали арсеніду галію, що генерують випромінювання на
зазначеній довжині хвилі. Завдяки високій частоті імпульсів накачування (до
100 Гц) та середній потужності близько 250 Вт такі кристали придатні для
профільного вирізування.
Разом з тим, вибір основних параметрів режиму різання — скважності
імпульсу, тривалості та добротності піку випромінювання, резонансної
потужності тощо — визначається фокусною відстанню лазерного
випромінювача, яка безпосередньо залежить від товщини матеріалу. Саме
тому у даному підрозділі розглядається розробка автоматичної системи
керування режимами лазерного вирізного верстату, що працює у залежності
від товщини оброблюваної заготовки. Контроль параметрів здійснюється
індукційним датчиком товщини, до складу якого входять котушка зсуву та
балансуюча ємність.
Функціональна блок-схема автоматичної системи керування режимами
лазерного вирізного верстату наведена на рисунку 2.2.

Рисунок 9.2 – Блок –схема автоматичної системи керування режимами
лазерного верстату
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
50
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Принцип роботи автоматизованої системи керування режимами
лазерного вирізного верстату полягає у регулюванні потужності та
тривалості імпульсів лазерного випромінювача залежно від індуктивності
датчика товщини, який виступає основним вимірювальним елементом.
Датчик формує аналоговий сигнал, що у блоці керування перетворюється у
цифровий код, який задає параметри роботи силового ключа схеми різання.
Через цей силовий ключ надходить енергетичний сигнал від блоку
живлення, який у схемі запуску генератора формується у послідовність із
частотою 70 Гц. Далі сигнал обмежується одновібратором та перетворюється
у чітку імпульсну послідовність на перетворювачі імпульсів. Сформовані
імпульси подаються безпосередньо на лазерний випромінювач, а також
паралельно на блок контролю. Останній отримує додатковий сигнал від
перетворювача «струм–напруга», що забезпечує зворотний зв’язок між
лазерним випромінювачем та системою контролю параметрів процесу
вирізання.
Принципова електрична схема автоматичної системи керування
режимами лазерного вирізного верстату наведена на відповідному листі
графічної частини. Її робота здійснюється таким чином: до моменту запуску
перетворювача напруга на конденсаторі СІ3 відсутня, тиристор перебуває у
закритому стані, а заряд конденсатора фільтра С2 відбувається через
обмежувальний резистор R4. Після досягнення напруги запуску на С2
з’являється напруга на СІ3, і перший синхроімпульс із VD5 через
диференціальний ланцюг С3, R3 запускає одновібратор на транзисторах VT1,
VT2. У цей момент на керуючий електрод VS1 надходить відкриваюча
напруга з конденсатора СІ3 через елементи R5 та VT2. Струмовий кидок при
зарядці конденсатора фільтра не перевищує 5 А. Елементи L1, VD6, С4 та R2
виконують функцію обмеження струму через силові транзистори
перетворювача у моменти підпалу катода лазерного діода.
Величина резистора R2 розраховується із співвідношення:
U
R2 = з ,
η  (Imax - Ip )

де I = 24 А – максимальний допустимий імпульсний струм колектора
max
силового транзистора;
Ір = 5 А – приведений до напруги запалення U = 40 В максимальний
з
розрядний струм;
η =0,75 –ККД схеми
40
R2 = = 2,8 Ом .
0,75  (24 - 5)

Струм, споживаний перетворювачем, розраховується по формулі:
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
51
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

P
Ii = i ,
Uз η
де Рi = 250 Вт – потужність імпульсу лазерного діоду
250
Ii = = 8,3 А .
40 0,75

Потужність, що виділяється на резисторі К2, визначається виразом:
P ,
R2 = Ic R4  j
де Іс = Ін = 5 А – струм розряду конденсатора С4;
j = 5,77 – коефіцієнт заповнення імпульсів (для напівпровідникових
лазерних діодів типу ТС23).
P = 8,32,8 5,77 = 134 Вт.
R2

Перетворювач блоку живлення реалізований за напівмостовою схемою
із самозбудженням та комутуючим трансформатором, що працює в режимі
насичення. Використання пропорційно-струмового управління дозволяє
підвищити коефіцієнт корисної дії пристрою завдяки збільшенню швидкодії
комутаційних процесів. Важливою особливістю є те, що включення та
вимикання силових високовольтних транзисторів здійснюється у режимі
розімкнення ключа К1 регулятора, тобто на холостому ходу в усьому
діапазоні навантажень. Це забезпечує високу надійність роботи, виключає
появу крізних струмів, зменшує імпульсні перешкоди та підвищує загальний
ККД системи.
Регулювання струму навантаження здійснюється шляхом зміни
тривалості імпульсів у схемі управління (СУ), виконаній на елементах DD1
та LL2. При цьому силові транзистори працюють у режимі насичення, що
мінімізує втрати потужності. Формування меандру, синхронного з частотою
перетворення, реалізовано на елементах DD1.1, R16, VD8 та VD10. Далі, за
допомогою диференціальних ланцюгів С1, R2, С7, R13 та DD2.2,
генеруються короткі негативні імпульси тривалістю близько 2 мкс.
Функцію широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) виконує одновібратор
на елементах DD1.2 та DD1.3, тривалість імпульсів якого визначається
станом транзистора VT3. Керуюча напруга на його базу надходить від
перетворювача «струм–напруга» (ПСН), реалізованого на операційному
підсилювачі DA1 та шунті R41 (75ШСМЗ-50-0,5; падіння напруги 75 мВ при
струмі навантаження 5 А). Мінімальний струм задається чутливістю ПСН і
регулюється резистором R40, а максимальний обмежується підбором
резистора R7. Для зручності експлуатації передбачено два піддіапазони
регулювання струму.
Трансформатор ТрЗ виконаний безкаркасним способом: обмотка І
ізольована трьома шарами лакотканини, а обмотка ІІ намотана у два дроти,
що утворюють чотири напівобмотки, які після перевірки («видзвонювання»)
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
52
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

з’єднуються паралельно. Відведення формуються шляхом з’єднання кінця
однієї напівобмотки з початком іншої.
Для процесів лазерного зварювання застосовуються діодні лазери з
довжиною хвилі 625 нм марок ТА27, ТВА23 та ТС23 (виробник:
«KingBright», Китай), розраховані на імпульсний режим роботи з потужністю
імпульсу відповідно 125, 150 та 250 Вт. Трансформатор ТрЗ, резистор ER2 та
діоди VD16–VD20 закріплені на спільному тепловідводі з площею
охолоджувальної поверхні близько 100 см², що забезпечує стабільність
роботи та захист елементів від перегріву.
Транзистори VT4–VT5 встановлюються на окремих ребристих
радіаторах, площа охолоджувальної поверхні яких становить приблизно 200
см². Для забезпечення стабільності роботи колектори та бази спарених
транзисторів з’єднуються між собою, тоді як у кола емітерів вводяться
струмовирівнюючі резистори опором 0,1 Ом типу С5-16 МВ із
розрахунковою потужністю 2 Вт.
Регуляторний ключ К1 виконано у вигляді модульної конструкції, що
дозволяє нарощувати його до трьох модулів залежно від вимог системи.
Транзистор VT8 закріплюється на радіаторі з площею охолоджувальної
поверхні близько 150 см², тоді як транзистор VT6 монтується на тому ж
радіаторі через слюдяну прокладку або на окремому компактному
тепловідводі.
У схемі застосовуються конденсатори С9, С10 типу К73-16-250В-3,3
мкФ, а решта — типів К50-35 та К73-17. Для роботи з великими струмами
використовується резистор R2 типу С5-35В потужністю 15 Вт. Як індуктивні
елементи передбачені соленоїди типу Д13 (за ТУ АГО.475.007) та моделі Д69
(Д59). Функціональні вузли системи реалізуються на мікросхемах DA1 типу
К140УД7 або К140УД6, що забезпечують необхідні параметри підсилення та
стабільності роботи.

9.3 Розрахунок котушки зсуву індукційного датчика товщини

Розрахунок котушки зсуву індукційного датчика товщини почнемо з
визначення її індуктивності за формулою

1
L = ,
I  f ξ
де І – максимальна інтенсивність випромінювання електромагнітної хвилі:

I = 2  (π  f ξ)2 ρ c ,

де f = 70 Гц – резонансна частота котушки;
ξ = 0,85 мм – амплітуда коливальних зсувів котушки на резонансній
частоті;
ρ = 7200 10-6 кг см-3 – густина робочого середовища (сталі);
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
53
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

с = 34 106 см с-1
– швидкість розповсюдження звуку в матеріалі (сталі) за
нормальних умов.
Таким чином
I = 2  (3,14 70 0,085)2 7200 10-6 34 106 = 914,7 Вт см-2 ,

а індуктивність
1
L = = 0,018 Гн = 18 мГн .
914,7 70 0,00085
Прогнозоване значення індуктивності котушки зсуву в реальних умовах
виготовлення буде на 1–2 % нижчим від номінального, що становить не
менше ніж 17,6 мГн. Така різниця пояснюється технологічними
особливостями та допусками при намотуванні, тому її необхідно враховувати
під час конструювання та вибору схеми живлення котушки.
Для забезпечення стабільності роботи системи наступним етапом є
визначення основних параметрів котушки — кількості витків n та діаметра
провідника d. Ці величини розраховуються виходячи з отриманого значення
індуктивності та умов експлуатації, що дозволяє оптимізувати
електромагнітні характеристики датчика та забезпечити його точність у
вимірювальних процесах.

5 L  (9 D + 20  l)
n =
D

5 17,6 10−3  (9 0,14 + 20 38)
n = = 56,1 витків.
0,14

Приймаємо число повних витків котушки зсуву n = 57 витків.
Відповідно, діаметр дроту без ізоляції:
l
d = ;
n

38
d = = 0,64 мм .
57

У процесі виготовлення котушки зсуву розрахункове число витків
становить 57, які рівномірно розміщуються по всій довжині каркаса. Для
забезпечення стабільності параметрів та відтворюваності індуктивності витки
намотуються з однаковим інтервалом, що визначає постійний крок
намотування. Такий підхід дозволяє уникнути локальних перепадів щільності
намотки, зменшити паразитні ємності та забезпечити точність відповідності
розрахованим характеристикам.
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
54
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рівномірний розподіл витків по довжині котушки також сприяє
зниженню втрат енергії та покращує якість сигналу індукційного датчика. Це
особливо важливо для систем автоматичного керування режимами лазерного
вирізного верстату, де точність вимірювання товщини заготовки
безпосередньо впливає на ефективність процесу різання.

l - d  n
h =
n - 1

38 - 0,65 57
h = = 0,017 мм .
57 - 1

Напруженість осьового магнітного поля:

I
H = ,
2r

де І = 0,2 А – струм, що протікає в котушці;
r = 2 мм – радіус котушки.

0,2
H = = 0,014 А мм-1
.
2 7

Індуктивний опір котушки:

XL = 2 π  f L ,

XL = 2 3,14 70 17,6 = 7,74 Ом .
Опір дроту котушки постійному струму:

ρl 4 ρ d n
R = = ,
2 D2
S

4 1,7 10−6 0,35 57
R = = 0,34 Ом
2 142 10−6 .

Таким чином, нами розраховані параметри котушки зсуву індукційного
датчика товщини.

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
55
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

9.4 Висновки

У процесі дослідження було показано, що впровадження технології
лазерного різання у виробничий цикл виготовлення деталей забезпечує низку
суттєвих переваг. По-перше, метод дозволяє досягти високої точності
геометричних параметрів та підвищеної якості обробки без додаткових
механічних операцій. По-друге, безконтактний характер впливу лазерного
випромінювання мінімізує деформації та внутрішні напруження матеріалу,
що особливо важливо при роботі з конструкційними сталями та деталями
складної конфігурації.
Розробка автоматизованої системи керування режимами лазерного
вирізного верстату на основі індукційного датчика товщини дозволяє
адаптувати параметри випромінювання до конкретних умов обробки. Це
забезпечує стабільність процесу, оптимальне використання енергії та
підвищення коефіцієнта корисної дії обладнання.
Окремо слід відзначити, що проведені розрахунки котушки зсуву
індукційного датчика підтвердили можливість досягнення необхідних
характеристик при дотриманні технологічних вимог до намотування та
вибору елементної бази. Використання сучасних напівпровідникових лазерів
у поєднанні з ефективною системою керування створює умови для широкого
застосування даної технології у промисловості.
Таким чином, впровадження лазерного різання у виробничий процес не
лише підвищує якість та точність виготовлення деталей, але й сприяє
енергозбереженню, автоматизації та загальному підвищенню ефективності
виробництва.

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
56
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

10 ТЕХНІКО-ЕКОНОМІЧНІ РОЗРАХУНКИ ЕЛЕМЕНТІВ СЕП
ПРОМИСЛОВОГО ПІДПРИЄМСТВА

У процесі оптимізації систем промислового електропостачання
завжди виникає потреба у виборі між кількома можливими рішеннями.
Кожен варіант має свої особливості — від рівня напруги живильних та
розподільних мереж до кількості й потужності трансформаторів, а також
конструктивних характеристик електричних ліній. Тому інженер-
проєктувальник повинен здійснювати порівняльний аналіз кількох
альтернатив, які є технічно рівноцінними, щоб знайти найбільш раціональне
рішення.
Багатоваріантність рішень пояснюється тим, що капітальні вкладення
та експлуатаційні витрати можуть суттєво відрізнятися. Саме тому техніко-
економічні розрахунки стають ключовим інструментом як на етапі
проєктування, так і під час експлуатації систем електропостачання. Вони
дозволяють оцінити не лише прямі витрати, але й потенційні економічні
наслідки від аварійності обладнання, тривалості ремонтів та втрат
продуктивності.
Якість електроенергії є критично важливим фактором для роботи
приймачів. Зниження її показників може призвести до порушення
технологічних процесів, зменшення продуктивності машин і навіть браку
готової продукції. Це означає, що у розрахунках необхідно враховувати не
тільки витрати на електроенергію, але й можливі економічні збитки від
погіршення її якості.
Сучасні трансформаційні процеси в економіці України та
функціонування енергетики в умовах ринку вимагають застосування нових
методів аналізу. Вони повинні враховувати інвестиційну привабливість
технічних рішень, річні витрати, а також можливість отримання прибутку від
впровадження енергозберігаючих технологій. Таким чином, техніко-
економічні розрахунки стають не лише інструментом вибору оптимальної
схеми електропостачання, а й засобом стратегічного планування розвитку
енергетичної інфраструктури підприємства.
Такі розрахунки виконуються при визначенні:
• найбільш раціональної схеми електропостачання цехів та
підприємства загалом;
• оптимальної кількості, потужності та режиму роботи
трансформаторів як цехових, так і головних понижуючих підстанцій;
• доцільних рівнів напруги у системі зовнішнього та внутрішнього
електропостачання;
• економічно виправданих засобів компенсації реактивної
потужності та місць розташування компенсуючих установок;
• вибору електричних апаратів, ізоляторів і струмоведучих частин;
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
57
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

• визначення перерізу проводів, шин і кабелів з урахуванням
технічних та економічних чинників;
• доцільної потужності власних електростанцій і генераторних
установок.
Основною метою таких розрахунків є визначення оптимального
варіанту схеми, параметрів мережі та її елементів. Критерієм оптимальності
виступає рівень приведених річних витрат.
При цьому слід дотримуватися умов порівнянності варіантів:
1. Технічних — порівнювати можна лише взаємозамінні варіанти
при оптимальних режимах роботи та параметрах.
2. Економічних — розрахунки повинні вестися стосовно до
єдиного рівня цін.
Кожен із варіантів має відповідати вимогам, що висуваються до систем
електропостачання. У процесі проєктування обирають найбільш доцільне
рішення на основі комплексного аналізу технічних та економічних
показників.
До технічних показників належать: надійність, зручність експлуатації,
тривалість спорудження, обсяг ремонтних робіт, рівень автоматизації тощо.
Основними економічними показниками є капітальні вкладення та щорічні
експлуатаційні витрати. У більшості випадків саме економічні показники є
вирішальними, проте якщо варіанти рівнозначні за вартістю, перевагу
віддають тому, що має кращі технічні характеристики.
Тема: «Вибір оптимального коефіцієнта потужності синхронних
двигунів».
Вихідні дані. На компресорній станції встановлений один синхронний
двигун потужністю P = 3200кВт, частотою обертання n = 3000 об/хв.,
cosном,= 0,9 , коефіцієнт завантаження двигуна кз = 0,85 і два синхронні
двигуни P =1600кВт кожен, n = 750 об/хв., cosном,= 0,9 , кз = 0,7 . Станція
працює в одну зміну. Визначити економічно доцільну потужність синхронних
двигунів для компенсації реактивної потужності
Розв’язок.
Кожний встановлений синхронний двигун може бути джерелом
реактивної потужності (квар), мінімальна величина якої визначається
виразом
Q = Р кз  tgном,
ном
де Р – номінальна активна потужність синхронного двигуна, кВт;
ном
кз – коефіцієнт завантаження двигуна за активною потужністю;
tgном, – відповідає номінальному коефіцієнту реактивної потужності
cosном .
Попри те, що питомі втрати на вироблення одного квар реактивної
потужності у синхронних двигунів дещо вищі, ніж у батарей конденсаторів, у
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
58
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

випадку наявності таких машин на підприємстві їх доцільно використовувати
насамперед. Це пояснюється тим, що синхронні двигуни вже інтегровані у
технологічний процес і можуть виконувати функцію джерела реактивної
потужності без додаткових капітальних витрат на встановлення окремих
компенсуючих пристроїв.
Якщо виникає потреба у компенсації реактивної потужності на рівні
напруги 6–10 кВ, слід розглянути можливість залучення синхронних
двигунів для цього завдання. Особливо ефективним є використання машин із
коефіцієнтом завантаження, що дозволяє отримати додаткову реактивну
потужність без перевищення допустимих режимів роботи.
У випадку, коли номінальна активна потужність синхронного двигуна
дорівнює або перевищує значення, наведені у відповідних довідкових
таблицях, економічно виправданим є використання всієї доступної
реактивної потужності. Вона визначається за спеціальним виразом, що
враховує коефіцієнт допустимого перевантаження двигуна по реактивній
складовій. Цей коефіцієнт залежить від рівня завантаження машини
активною потужністю та встановлюється за номограмами.
Таким чином, синхронні двигуни можуть виконувати подвійну
функцію: забезпечувати технологічний процес і водночас компенсувати
реактивну потужність у мережі. Це дозволяє зменшити навантаження на
трансформатори та лінії електропередачі, знизити втрати енергії та
покращити коефіцієнт потужності підприємства. У результаті досягається
економічний ефект за рахунок скорочення експлуатаційних витрат і
підвищення ефективності використання електрообладнання.

QCД = кпер SСД = к  Р2 +Q2 , (10.1)
ек ном пер СДном СДном

де кпер – коефіцієнт допустимого перевантаження синхронного двигуна
по реактивній потужності, залежний від його завантаження по номінальній
потужності (визначається за номограмою рисунка 10.1).
Так, наприклад, коефіцієнт завантаження синхронного двигуна
становить кз = 0,7 , коефіцієнт потужності – соs = 0,9 . З графіка
рисунка 10.1 приймаємо кпер = 0,56 .
Для синхронних двигунів номінальної активної потужності, меншої від
зазначеної в таблиці 8.1, приймають QСД =Q (Q
ек СД СД = РСДном  tgном ) .

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
59
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Таблиця 10.1 – Значення активної потужності синхронних
двигунів

Рисунок 10.1 – Номограма визначення наявної реактивної потужності
синхронних двигунів

Оскільки коефіцієнт завантаження двигунів кз 1, доцільно
використати повністю реактивну потужність двигунів.
Визначаємо номінальні реактивні потужності (квар) двигунів за
виразом
QCД = РСД  tg
ном ном ном,

– потужністю 3200 кВт – Q1 = 3200 0,484 =1549 квар;
ном

– потужністю 1600 кВт – Q2 =16000,484 = 775 квар.
ном
Проведений аналіз показує, що використання синхронних двигунів для
компенсації реактивної потужності є економічно доцільним рішенням у
промислових системах електропостачання. Незважаючи на дещо більші
питомі втрати порівняно з конденсаторними установками, синхронні машини
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
60
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

вже інтегровані у виробничий процес і можуть ефективно виконувати
функцію джерела реактивної потужності без додаткових капітальних витрат.
Розрахунки підтверджують, що при відповідному коефіцієнті завантаження
двигунів доцільно використовувати їхню повну реактивну потужність. Це
дозволяє:
• зменшити втрати електроенергії;
• покращити коефіцієнт потужності;
• знизити навантаження на трансформатори та мережу;
• підвищити надійність роботи системи електропостачання.
Таким чином, оптимальний вибір коефіцієнта потужності синхронних
двигунів забезпечує не лише технічну ефективність, але й економічну вигоду
для підприємства. Використання цього підходу сприяє підвищенню
енергетичної ефективності, зменшенню експлуатаційних витрат та створює
передумови для стабільної роботи виробничих процесів у довгостроковій
перспективі.
Для двигуна потужністю 3200 кВт з частотою обертання n = 3000 об/хв.
потужність перевищує значення, подане в таблиці 10.1, тому визначаємо
коефіцієнт допустимого перевантаження, який за рисунком 10.1 дорівнює
кпер = 0,56 . Тоді за виразом (10.1) економічно доцільна реактивна потужність
становить

Q1 = 0,56  32002 +15492 =1991 квар.
ек

Для двигуна потужністю 1600 кВт з частотою обертання n = 750 об/хв.
потужність не перевищує значення таблиці 10.1, тому економічно доцільна
потужність визначається виразом

QСД =QСД = кз Qек CД ;
ном

Q = 0,7 775=542,5 квар.
2ек

Загальна економічна реактивна потужність синхронних двигунів
компресорної станції становить

Q =1991+2 542,5= 3076 квар.
ек

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
61
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Висновок
Проведені техніко-економічні розрахунки підтверджують, що
оптимізація систем електропостачання промислового підприємства має
базуватися на комплексному аналізі технічних та економічних показників.
Вибір раціональної схеми живлення, кількості та потужності
трансформаторів, рівнів напруги та засобів компенсації реактивної
потужності дозволяє досягти балансу між надійністю роботи обладнання та
мінімізацією експлуатаційних витрат.
Особливе значення має використання синхронних двигунів як джерел
реактивної потужності. Незважаючи на дещо більші питомі втрати порівняно
з конденсаторними установками, їх інтеграція у виробничий процес робить
таке рішення економічно виправданим. Це забезпечує зниження
навантаження на трансформатори та мережу, скорочення втрат
електроенергії, покращення коефіцієнта потужності та підвищення загальної
ефективності системи.
Таким чином, оптимальний вибір параметрів електропостачання,
зокрема коефіцієнта потужності синхронних двигунів, створює передумови
для стабільної та енергоефективної роботи підприємства. Отримані
результати підтверджують, що техніко-економічні розрахунки є не лише
інструментом вибору найкращого варіанту схеми, а й важливим засобом
стратегічного планування розвитку енергетичної інфраструктури у
довгостроковій перспективі.

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
62
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

11 ОХОРОНА ПРАЦІ

11.1 Аналіз небезпек та шкідливостей, які виникають при
виконанні робіт в приміщенні науково-технічного відділу

В даному розділі кваліфікаційної роботи аналізуються умови праці
спеціаліста при розробці проекту системи електропостачання підприємства з
виготовлення запчастин зернозбиральних комбайнів в приміщенні науково-
технічного відділу. Виконання цих робіт не можливе без використання
персонального комп’ютера (ПК), укомплектованого різними периферійними
пристроями та необхідними для розрахунків прикладними програмами.
Таким чином, працюючи з ПК розробник має прямий візуальний контакт з
монітором, а враховуючи те, що деякі обчислення можуть тривати довгий
час, то це в свою чергу викликає необхідність тривалого споглядання екрану
монітора комп’ютера. Тому виникає потреба раціональної та безпечної
організації праці спеціаліста при роботі з монітором.
Важливо детально проаналізувати всі небезпечні та шкідливі фактори
виробничого середовища, які можуть безпосередньо або побічно впливати на
працюючого, що призводить до зміни його продуктивності та стану здоров’я.
Проаналізуємо фактори, що впливають на здоров'я і працездатність
співробітника, який працює у відділі з комп’ютером. За рівнем фізичних
навантажень дана робота відноситься до категорії I а.
Робоче місце співробітника є постійним і складається зі столу, на якому
встановлений персональний комп'ютер, принтер та інші периферійні
пристрої та ергономічного крісла. Науково-технічний відділ являє собою
окреме приміщення, мебльоване робочими столами у кількості 5 шт, зі
встановленими на них комп’ютерами, шафами, кріслами і стільцями.
Монітори на столах розміщені так, щоб відстань від очей користувача до
екрану складала не менше 70 cм, кут зору 30о. Руки користувача
розташовуються на робочому столі в горизонтальному положенні,
передбачена гарна опора для спини.
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
63
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Розміри приміщення відділу становлять: ширина – 6 м, довжина – 10 м,
висота стелі – 3 м, відповідно площа стелі складає 60 м2. Приміщення
розраховане на максимальну кількість працюючих 5 осіб. Звідси площа, яка
припадає на одну людину, дорівнює 12 м2. Об’єм приміщення складає 180 м3.
Звідси об'єм приміщення, який припадає на одного працюючого, дорівнює 36
м3, що відповідає вимогам ДБН В.2.2.28-2010.
Приміщення відділу розташоване в північній частині лівого крила
чотириповерхової цегляної будівлі. Стіни приміщення світло-рожевого
забарвлення із коефіцієнтом відбиття світла 29-38%.
На здоров’я та самопочуття співробітника відділу, під час його роботи,
в першу чергу безпосередньо впливають фактори мікроклімату в робочому
приміщенні.
Згідно з ДСН 3.3.6.042-99 нормативні значення основних факторів
мікроклімату наступні:
1. Температури повітря:
- в теплий період року – 21-23 °С (допустима – 20-28 °С). ;
- в холодний період року – 22-24 °С (допустима – 21-25 °С).
2. Вологість повітря:
- в теплий період року – 40-60 %;
- в холодний період року – 40-60 %.
3. Швидкість руху повітря:
- в теплий період року – 0,1 м/с (допустима – 0,1-0,2 м/с);
- в холодний період року – 0,1 м/с (допустима – менше 0,1 м/с).
Фактичні значення даних параметрів становлять відповідно:
1. температури повітря:
- в теплий період року – 24-25 °С ;
- в холодний період року – 18-19 °С .
2. Вологість повітря:
- в теплий період року – 50-55 %;
- в холодний період року – 40-42 %.
3. Швидкість руху повітря:
- в теплий період року – 0,08 м/с;
- в холодний період року – 0,07м/с.
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
64
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Температура повітря в холодний період року не відповідає
нормативним вимогам.
У відділу в холодний період року функціонує система централізованого
водяного опалення, яка не забезпечує підтримання нормативної температури
повітря і тому, не відповідаючи ДБН В.2.5.67-2013 «Опалення, вентиляція та
кондиціювання», потребує модернізації. Для її забезпечення пропонується
використати сучасні опалювальні радіатори.
Природне освітлення приміщення відділу є однобічним, з північною
орієнтацією віконних отворів та здійснюється через чотири вікна, розміри
яких становлять 21,80 м.
Робочі столи в приміщенні розташовані таким чином, що вікна
знаходяться збоку від працюючого. Вікна обладнані світлорозсіюючими
шторками. При цьому у полі зору працюючого забезпечується оптимальне
співвідношення яскравості робочих та навколишніх поверхонь та обмежене
відбивання світла від екрану та функціональної клавіатури.
Згідно з нормами проектування ДБН В.2.5-28-2018 «Природне і штучне
освітлення» нормування природного освітлення проводиться за допомогою
коефіцієнта природного освітлення (КПО), вираженого в відсотках, який для
даного типу зорової праці складає 1,5 %. Фактичне значення КПО становить
22-25 %. Тому рівень природного освітлення є достатнім.
Оскільки дослідник візуально працює з монітором, де найменший
об’єкт розрізнення являється крапка, що становить близько – 0,25 мм, то його
робота відповідає найвищому ступеню точності зорової праці. Розряд зорової
праці – II г, що відповідає великому контрасту об’єкту розрізнення та фону.
Контрастність найменшого об’єкту розрізнення та фонів: між текстом на
моніторі та фоном, між текстом на аркуші паперу та аркушем, букв на
клавіатурі являється великою, що сприяє до зменшення напруги зорової
праці та зменшення загальної кількості помилок.
Приміщення відділу має штучне освітлення. При штучному освітленні
величина освітленості нормується в люксах (Лк), яка вибирається в
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
65
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

залежності від характеристик зорової праці з урахуванням найменшого
розміру об'єкта розрізнення, фону, контрасту об'єкта розрізнення з фоном.
Приміщення відділу обладнане світильниками типу ЛСП 02В - 2×40 у
кількості 6 шт., кожний з яких має дві люмінесцентні лампи денного світла.
Необхідна величина штучного загального освітлення для даного типу зорової
праці складає 300 лк., а фактичне значення даного параметра складає 250-270
лк. Отже, рівень штучного освітлення на робочому місці не є достатнім
відповідно до ДБН В.2.5-28-2018 «Природне і штучне освітлення». Тому
система загального штучного освітлення потребує модернізації.
Особливістю роботи співробітника відділу з монітором є підвищене
зорове напруження, що пов'язане із спостереженням за інформацією на
екрані, а також з іншими негативними факторами. Спеціаліст втомлюється
від тривалого перебування біля монітора, оскільки його органи зору
підлягають таким шкідливим факторам як: ефект миготіння дисплея,
нестійкість та нечіткість зображення, необхідності частої переадаптації очей
до рівня освітлення екрану дисплея та загального освітлення приміщення.
Шум також є важливим фактором виробничого середовища. Головним
джерелом шуму є вентилятори охолодження в системних блоках комп’ютерів
та робочий шум периферійних пристроїв. Нормативне значення
еквівалентного рівня шуму при даному видові діяльності та типу робочого
місця складає 60дБА. Фактичне значення становить 47 дБА. Відповідно до
цього дане робоче місце відповідає допустимим вимогам по даному фактору
згідно ДСН 3.3.6.037-99.
Іншим важливим фактором виробничого середовища являється
напруженість електромагнітного поля. На робочому місці співробітник
підлягає впливу електромагнітних полів, джерелом яких є ПК та периферійні
пристрої, проте, оскільки вони в більшості є екранованими, то даний вплив
електромагнітних полів незначний і не перевищує нормативне значення,
визначене в ДСН 3.3.6.096-2002 «Державні санітарні норми та правила при
роботі з джерелами електромагнітних полів».
Умови праці співробітників відділу при роботі з комп'ютером крім
стану параметрів виробничого середовища, визначаються також
характеристиками використовуваного устаткування, якістю робочих
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
66
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

матеріалів у робочій зоні, конструкцією робочих меблів та її розмірними
характеристиками. Тип робочого крісла обирається у відповідності ДСТУ
7951:2015 та в залежності від тривалості роботи: при тривалій - масивне, при
короткочасній - крісло легкої конструкції, яке легко пересувати. Ширина
столу 1,2 м, усі предмети, що знаходяться на ньому розташовані на відстані
не більш 75 см від працівника, отже вони знаходяться в робочій зоні. Висота
столу 74 см; висота стільця 45-50 см.
Робоча поза працюючого безпосередньо пов’язана з тривалим
очікуванням закінчення обрахунків комп’ютером, що в свою чергу
призводить до періодичного перебування в незручній, фіксованій позі до 25%
від загальної тривалості роботи.
До психологічного навантаження доцільно віднести роботу дослідника
з великим обсягом інформації та великою розумовою активністю. Його
діяльність характеризується тривалим тривожним очікуванням вірних
результатів, що виснажує людину більш ніж сама робота. Однотипність
даних на екрані та очікування закінчення розрахунків може привести до
додаткового виснаження ресурсів організму, швидке стомлення, значне
зниження працездатності.
Ступінь складності завдання полягає в виконанні обчислень, обробці
отриманих результатів, визначаючи їх вірність та коректність, що відповідає
допустимому класові умов праці.
Електропроводка в даному приміщенні прихованого типу. Приміщення
відноситься до 3 типу: приміщення без підвищеної небезпеки. Обладнання,
встановлене в ньому живиться напругою 220-240 В і споживає потужність
більше ніж 3 кВт. Оскільки комп’ютери мають металевий корпус, тому
згідно ДНАОП 0.00-1.32-01 «Правила будови електроустановок.
Електрообладнання спеціальних установок» та ДСТУ Б В.2.5-82:2016 усі
корпуси обладнання під'єднані до загальної системи захисного заземлення.
Приміщення відділу відноситься до приміщень з категорією
пожежобезпеки типу В, згідно з ДСТУ Б В.1.1-38:2016. У відділу
забезпечуються всі необхідні заходи щодо протидії виникнення
пожежонебезпечних ситуацій згідно з та НАПБ А.01.001-2014 «Правила
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
67
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

пожежної безпеки України». План евакуації розміщений на стіні з вільним
доступом до неї. Для попередження пожеж в ній використовується
електрична пожежна сигналізація променевого типу та теплові датчики типу
(ИП-105-2) у кількості 6 шт у відповідності з ДБН В.2.5.56-2014. Приміщення
обладнане вуглекислотним вогнегасником ВВК-5, який знаходиться у
зручному місці, відповідно до Правил експлуатації вогнегасників.
Для підвищення продуктивності праці необхідна правильна організація
режиму роботи дослідника. Аналізуючи специфіку роботи, йому цілком
достатньо чотирьох годин на добу для проведення розрахунків на комп'ютері
у світлий час доби, коли освітлення повністю задовольняє вимогам стандарту
(ДБН В.2.5-28-2018), а в іншу частину дня необхідно аналізувати отримані
результати та проводити підготовку нових даних для подальших розрахунків.
Для зняття напруженості органів зору необхідно щогодини робити перерву.
Отже, оскільки рівень штучного освітлення на робочому місці не відповідає
ДБН В.2.5-28-2018 «Природне і штучне освітлення» система загального
штучного освітлення потребує модернізації.

11.2 Модернізація системи загального штучного освітлення

Згідно з нормативними документами до робочого освітлення надаються
певні вимоги:
- освітлення на робочих місцях повинно бути достатнім для виконання
даної роботи;
- освітлення повинно бути рівномірним по робочій поверхні;
- на робочій поверхні не повинно бути тіні, особливо рухливої;
- в полі зору не повинно бути прямого і відбитого блиску (блиск–
підвищена яскравість освітленої поверхні, яка викликає осліплення);
- величина освітленості повинна бути постійною в часі;
- спектральний склад світла повинен відповідати характеру роботи (ця
вимога особливо суттєва для забезпечення правильної кольоропередачі);
- світлові установки не повинні бути джерелом додаткових небезпек та
шкідливостей;
- установки повинні бути економні, прості та надійні до роботи.
Розрахунок штучного освітлення виконується методом коефіцієнту
використання світлового потоку. Основною задачею розрахунку штучного
освітлення є визначення необхідної кількості світильників для забезпечення
нормативного рівня штучного освітлення за формулою:
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
68
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

N = (11.1)
де:
Ен – нормоване освітлення, лк (ДБН В.2.5-28-2018);
Кз – коефіцієнт запасу, який враховує зниження освітлення в процесі
експлуатації (для заданого приміщення Кз = 1,4);
S = А·В – освітлюєма площа приміщення, (А – довжина приміщення, В
– ширина приміщення);
z – коефіцієнт мінімального освітлення; z = 1,05 (для світлодіодних
світильників);
Fл – світловий потік світильника;
 – коефіцієнт використання, відн. од.
Для визначення нормованого освітлення – Ен, визначаємо:
- перелік основних предметів, які повинна розглядати людина у
процесі роботи на заданому робочому місці: надписи на екрані монітору,
шрифт у книзі;
- самі дрібні деталі зображення (найменші об’єкти розрізнення), які
містяться на перелічених предметах: розділові знаки в книжках. Орієнтовно
оцінюємо їх розмір у 0,15-0,3 мм;
- характеристику фона – поверхні, на якій розглядається найменший
об’єкт розрізнення, в залежності від коефіцієнта відбиття поверхні ρ. Фон є
світлим (ρ > 0,4), оскільки в основному маємо справу з написами на білому
фоні, як в книзі так і на екрані монітору. Для вказаного фону коефіцієнт
відбиття поверхні ρ = 0,9;
- контраст об’єкта розрізнення з фоном, тобто наскільки чітко
сприймається найменший об’єкт розрізнення на вищерозглянутому фоні.
Контраст є великим (між білим і чорним).
Користуючись ДБН В.2.5-28-2018 визначаємо, що розмір обраного
найменшого об’єкта розрізнення відноситься до діапазону розмірів в межах
0,15-0,3мм, що відповідає IІг розряду зорової праці.
Нормативне значення штучного загального освітлення Ен з
врахуванням характеристики фону та контрасту складає: Ен = 300 лк.
Відповідно типу приміщення приймаємо тип світильника в залежності
від умов середовища і типу приміщення. Обираємо вбудовану світлодіодну
LED панель серії ECO 600x600 мм e121001.
Ця панель використовується для заміни растрових світильників з
люмінесцентними лампами. Головною перевагою даної світлодіодної панелі
є її економічність - вона в два рази економічніше аналогічного растрового
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
69
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

світильника. Термін служби даної світлодіодної панелі 7 років. На відміну від
люмінесцентних ламп не вимагає спеціальної дорогої утилізації, оскільки не
містить ртуті. Працює від мережі напругою 230 Вт завдяки невеликому
драйверу. Не мерехтить, не створює шкоди для зору. Матеріал розсіювача -
полікарбонат, який не змінює зовнішній вигляд під час всього терміну
експлуатації. Дизайн панелей чудово вписується в сучасний інтер'єр і додає
приміщенню солідний естетичний зовнішній вигляд.
Найчастіше панелі використовуються для освітлення адміністративних
приміщень, супермаркетів, навчальних і медичних закладів, торгових
центрів, декоративного підсвічування, тощо.
Панелі мають повну відповідність наступним нормативним
документам: Технічному регламенту з електромагнітної сумісності
обладнання, Технічному регламенту безпеки низьковольтного електричного
обладнання (Декларація про відповідність виробника), ДСТУ ІЕС 60598-2-5-
2002, ДСТУ ІЕС 61547-2001, ДСТУ CISPR 15:2007.
В панелі в наявності додатковий простір для охолодження світлодіодів,
завдяки чому збільшується їх термін служби. Діоди не дотичні до інших
елементів конструкції (на відміну від панелей 9 мм), функціонують у
нормальному режимі. Світлодіодні лінійки кріпляться через термопасту, що
правильно і в достатній кількості відводить тепло від діодів. Тепло
відводиться на металевий корпус світильника з додатковими ребрами
охолодження.
Через відсутність контакту між світлодіодами та матеріалом
розсіювача, останній не нагрівається і не втрачає свої властивостей, не
змінює колір, не покривається плямами та не деформується.
Драйвер панелі створений з урахуванням особливостей електромереж
України, стійкий до перепадів напруги та імпульсних стрибків завдяки більш
потужним конденсаторам.
Завдяки відносно простій конструкції та наявності всіх комплектуючих
панель швидко та легко обслуговується, не потребуючи спеціального
устаткування.

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
70
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

Рисунок 11.1 – Конструктивне виконання світлодіодної LED панелі серії
ECO 600x600 мм e121001.

Технічні характеристики світильника:
- Тип монтажу - вбудований
- Серія - ECO
- Потужність – 36 Вт
- Клас енергоспоживання - А+
- Світловіддача - до 100 лм/Вт
- Світловий потік – 3400 лм
- Тип світлодіода - SMD
- Світлова температура - 4000-4500К (нейтральне світло),
5000К (біле світло), 6000К-6500К (холодне біле світло)
- Перемикання кольорової температури - Ні
- Робоча напруга - 220V
- Кут випромінювання - 120°
- Ступінь захисту - IP20
- Термін служби - 7 років
- Гарантія - 1 рік

За формулою (11.1) розраховуємо кількість світильників N:

Таким чином, кількість світильників, які планується встановити у
приміщенні дорівнює шести. Необхідно розташувати світильники рівномірно
на усій площі стелі заданого приміщення з врахуванням габаритних розмірів
приміщення та світильників. При цьому, оскільки кількість світильників
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
71
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

відповідає наявній, рекомендується нові встановити на існуючі місця
розташування.
СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. ПРАВИЛА УЛАШТУВАННЯ ЕЛЕКТРОУСТАНОВОК.
Міненерговугілля УКРАЇНИ. Видання офіційне. Київ 2017. 617 с. Режим
доступу до ресурсу: https://art-energetyka.com.ua.
2. ДСТУ EN 50160:2014 (ЕN 50160:2010, IDТ) Національний
стандарт України. Характеристики напруги електропостачання в
електричних мережах загальної призначеності.
3. ДСТУ-Н Б В.2.5-80:2015. Настанова з проектування систем
електропостачання промислових підприємств. Київ. Мінрегіон. 2016.
4. СОУ-Н ЕЕ 20.178:2008. Схеми принципові електричні
розподільчих установок напругою від 6 кВ до 750 кВ електричних
підстанцій. Настанова.
5. СОУ-Н ЕЕ 40.1-00100227-101:2014 Норми технологічного
проектування енергетичних систем і електричних мереж 35 кВ і вище.
6. Методичні рекомендації до підготовки випускної роботи
бакалавра для здобувачів освітнього ступеня бакалавр спеціальності 141
«Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка» усіх форм навчання
[Електронний ресурс] / [Упоряд. : Ситник О.О., Яценко І.В., Ключка К. М.,
Самойлик О.В.] ; М-во освіти і науки України, Черкас. держ. технол. ун-т. –
Черкаси : ЧДТУ, 2022. – 98 с. – Назва з титульного екрана.
7. «Системи електропостачання промислового підприємства
(елементи дипломного проєктування);: навч.посіб. / [Ситник О.О., Самойлик
О.В., Семко І.Б., Ткаченко В.Ф. ]. – Черкаси : ЧДТУ, 2023. – 180 с.
8. Шестеренко В.С. Системи електроспоживання та
електропостачання промислових підприємств. Підручник. – Вінниця: Нова
Книга, 2004. – 656 с.
9. Бурбело, М. Й. Системи електропостачання. Елементи теорії та
приклади розрахунків : навчальний посібник / М. Й. Бурбело, О. О. Бірюков,
Л. М. Мельничук – Вінниця : ВНТУ, 2011. – 204 с.
10. ДСТУ IEC 60909-0:2007 Струми короткого замикання у
трифазних системах змінного струму. Частина 0. Обчислення сили струму
(IEC 60909-0:2001, ITD).
11. Перехідні процеси в системах електропостачання: Підручник для
вузів. / Г.Г. Півняк, В.М. Винославський, А.Я. Рибалко, Л.І. Несен. –
Дніпропетровськ, 2002. – 597 с.
Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
72
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

12. Маліновський А.А., Хохулін Б.К. Основи електроенергетики та
електропостачання: підручник. Львів: В-во національного університету
«Львівська політехніка», 2009. 436 с.
13. Шкрабець Ф.П. Електропостачання: навч. посіб. М-во освіти і
науки України, Нац. Гірн. ун-т. Дніпропетровськ: НГУ, 2015. 540 с.
14. Електрообладнання енергетичних установок.[Електронний ресурс]:
навіч. Посібник/ М.І. Погожих, А.О. Пак, О.Г. Дьяков, М.А. Чеканов. –
Електрон. Дані. – ХДУХТ, 2019. Режим доступу:
https://elib.hduht.edu.ua/bitstream/123456789/4500/1/2019.1_%D0%BF%D0%BE
%D0%B7.85.pdf.
15. Посібник з дисципліни «Споживачі електричної енергії» частина
1 «Електричне освітлення». Черкаський державний технологічний
університет. – Черкаси: ЧДТУ, 2014. Соловей О.І., Ситник О.О., Самойлик
О.В., Семко І.Б., Курбака Г.В., Борисова Н.І.

Арк.
ЧДТУ А1 23484 94/03 ПЗ 3
73
Змн. Арк. № докум. Підпис Дата ЧДТУ А1 23484 94/03 5
2 Основне електроустаткування ………………………………………. 6
2.1 Огляд і дефекація……………………………………………… 8

ChSTU repository

ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets