Расчет и проектирование ОУ и электроустановок промышленных механизмов

В.П. Шеховцов

Москва                                        2020

ИНФРА-М

РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ 
ОУ И ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК 
ПРОМЫШЛЕННЫХ 
МЕХАНИЗМОВ

2-е издание

Рекомендовано Учебно-методическим советом
Учебно-методического центра по профессиональному образованию
Департамента образования города Москвы
в качестве учебного пособия
для студентов образовательных учреждений
среднего профессионального образования

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

Шеховцов В.П.
Ш54  
Расчет и проектирование ОУ и электроустановок промышленных механизмов : учебное пособие / В.П. Шеховцов. — 2-е изд. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2020. — 
352 с. — (Среднее профессиональное образование).

ISBN 978-5-00091-652-0 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-014796-3 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-107314-8 (ИНФРА-М, online)

Учебное пособие предназначено для специальности 13.02.11 «Техническая эксплуатация 
и обслуживание электрического и электромеханического оборудования (по отраслям)».
Данное пособие рекомендуется использовать для направленной подготовки обучаемых 
к выполнению КП-ЭО, приобретения и закрепления навыков проектирования ЭУ.
Объем систематизированного материала с элементами нового позволяет преподавателю 
варьировать его, обеспечивая оптимальный вариант задания с учетом индивидуальных особенностей обучаемого. Достоинством разработки является наличие таблиц с критериями 
оценки выполнения КП-ЭО, что обеспечивает самоконтроль выполнения.
Возможно успешное применение для любых форм обучения (дневной, вечерней, заочной, 
дистанционной и т.п.).

УДК 621.3(075.32)
ББК 31.29-5я723

ISBN 978-5-00091-652-0 (ФОРУМ)
ISBN 978-5-16-014796-3 (ИНФРА-М, print)
ISBN 978-5-16-107314-8 (ИНФРА-М, online)

УДК 621.3(075.32)
ББК 31.29-5я723
 
Ш54

© Шеховцов В.П., 2010
© Шеховцов В.П., 2015, с изменениями
© ФОРУМ, 2015

Р е ц е н з е н т ы:
Миланич Ю.В., заместитель директора Института проблем мониторинга ГУ НПО 
«Тайфун»;
Особливец А.М., заместитель директора ОПТ по УПР 

Оглавление 

ВВЕДЕНИЕ......................................................................................................................................6 

Глава 1.  Светотехнический расчет ОУ помещений ................................................................7 
1.1. Метод коэффициента использования светового потока ....................................................7 
1.2. Точечный метод.....................................................................................................................9 
1.3. Метод удельной мощности.................................................................................................10 
1.4. Размещение СП по высоте и на плане...............................................................................13 
1.5. Выбор минимальной нормируемой освещенности (Ен)...................................................15 
1.6. Прожекторное освещение площадок.................................................................................17 
1.7. Особенности расчета КОУ со щелевым (ЩС) и плоским световодом (ПС)..................19 
1.8. Примеры светотехнического расчета ОУ..........................................................................26 

Глава 2.  ЭСН осветительных установок.................................................................................44 
2.1 Общие сведения....................................................................................................................44 
2.2. Методы расчета сечений проводников..............................................................................47 
2.2.1. По току нагрузки......................................................................................................48 
2.2.2. По потере напряжения.............................................................................................49 
2.2.3. По наименьшему расходу цветного металла .........................................................50 
2.3. Расчетно – практические занятия (РПЗ) ЭСН ОУ ............................................................52 

Глава 3 Расчет и выбор электропривода  промышленных механизмов ............................60 
3.1. Общие сведения...................................................................................................................60 
3.2. Механизм подъема мостового крана .................................................................................83 
3.3. Механизм передвижения мостового крана .......................................................................91 
3.4. Механизм движения транспортера ....................................................................................97 
3.4.1. Одиночный ленточный общего назначения. Применяются для 
транспортировки грузов при выполнении технологических операций ...............97 
3.4.2. Пластинчатый...........................................................................................................98 
3.4.3. Ленточный для сыпучих грузов..............................................................................99 
3.4.4. Роликовый инспекционный...................................................................................100 
3.5. Механизм передвижения лифта.......................................................................................109 
3.6. Насосные установки..........................................................................................................118 
3.7. Установки сжатого воздуха (вентиляторы, воздуходувки, компрессоры) ...................123 
3.8. Электротермические установки.......................................................................................135 
3.9. Кузнечно-прессовые механизмы......................................................................................144 

Глава 4.  Расчет и выбор ЭП металлорежущих станков .....................................................150 
4.1. Токарные станки................................................................................................................150 
4.2. Сверлильные и расточные станки....................................................................................155 
4.3. Продольно-строгальные станки .......................................................................................161 
4.4. Фрезерные станки..............................................................................................................167 
4.5. Шлифовальные станки......................................................................................................173 

Глава 5.  Курсовое проектирование ОУ и ЭП .......................................................................178 
5.1. Рекомендации по организации выполнения и защиты  курсового проекта по 
дисциплине в образовательных  учреждениях среднего профессионального 
образования .....................................................................................................................179 

Общие положения...........................................................................................................179 
 Цели выполнения КП:.....................................................................................................179 
 Структура КП ..................................................................................................................180 
 Организация выполнения КП.........................................................................................181 
 Хранение КП ...................................................................................................................181 
5.2. Оформление пояснительной записки (ПЗ)......................................................................183 
5.3. Пояснения к «Содержанию» ПЗ.......................................................................................183 
 Содержание......................................................................................................................184 
 Введение ..........................................................................................................................185 
 Общая часть.....................................................................................................................185 
 Расчетно-конструкторская часть....................................................................................185 
 Меры электробезопасности............................................................................................187 
 Заключение......................................................................................................................188 
 Методика изучения и описания принципиальных электрических схем 
управления электроприводом механизма.............................................................188 
5.4. Задания на курсовое проектирование..............................................................................189 
 
Тема 1. «ОУ ремонтно-механического цеха (РМЦ) и ЭО тележки мостового крана».......192 
Тема 2. «ОУ кузнечно-прессового цеха (КПЦ) и ЭО механизма передвижения 
мостового крана» ............................................................................................................194 
Тема 3. «ОУ электромеханического цеха (ЭМЦ) и ЭО фрикционного пресса».................196 
Тема 4. «ОУ участка автоматизированного цеха (УАЦ) и ЭО ленточного 
транспортера»..................................................................................................................198 
Тема 5. «ОУ механического цеха тяжелого машиностроения (МЦТМ) и ЭО 
вентиляционной установки» ..........................................................................................200 
Тема 6. «ОУ цеха обработки корпусных деталей (ЦОКД) и  ЭО сверлильного станка»...202 
Тема 7. «ОУ механического цеха серийного производства (МЦСП) и ЭО 
пассажирского лифта»....................................................................................................204 
Тема 8. «ОУ насосной станции и ЭО насосной установки».................................................206 
Тема 9. «ОУ учебных мастерских и ЭО токарно-револьверного станка»...........................208 
Тема 10. «ОУ цеха механической обработки деталей и ЭО механизма подъема 
мостового крана» ............................................................................................................210 
Тема 11. «ОУ инструментального цеха (ИЦ) и  ЭО фрезерного станка»............................212 
Тема 12. «ОУ механического цеха (МЦ) и ЭО автоматизированной компрессорной 
установки».......................................................................................................................214 
Тема 13. «ОУ цеха металлоизделий (ЦМ) и ЭО печи сопротивления»...............................216 
Тема 14. «ОУ участка механосборочного цеха (УМЦ) и ЭО расточного станка»..............218 
Тема 15. «ОУ цеха металлорежущих станков (ЦМС) и ЭО механизма раздвижных 
ворот»...............................................................................................................................220 
Тема 16. «ОУ участка сварки и ЭО сварочного выпрямителя»............................................222 
Тема 17. «ОУ прессового участка цеха и ЭО кривошипного пресса».................................224 
Тема 18. «ОУ участка токарного цеха и ЭО кондиционера»................................................226 
Тема 19. «ОУ строительной площадки и ЭО грузового лифта»...........................................228 
Тема 20. «ОУ узловой распределительной подстанции и  ЭО нагревателя 
трансформаторного масла»............................................................................................230 
Тема 21. «ОУ комплекса томатного сока и  ЭО пластинчатого конвейера».......................232 
Тема 22. «ОУ гранитной мастерской и  ЭО котловой установки душа».............................234 
Тема 23. «ОУ деревообрабатывающего цеха и ЭО согласованно движущихся 
конвейеров».....................................................................................................................236 
Тема 24. «ОУ шлифовального цеха и ЭО механизма подъема ворот»................................238 
Тема 25. «ОУ комплекса овощных закусочных консервов и  ЭО роликового конвейера 
рольганга)» ......................................................................................................................240 
Тема 26. «ОУ светонепроницаемой теплицы и ЭО облучательной установки».................242 

Приложение А (справочное)  «Технические данные ИС и СП ОУ» ........................................244 

Приложение Б  (рекомендуемое, СНиП 23-05-95*)  «Источники света для ОУ  
помещений»...................................................................................................................256 

Приложение В (справочное)  «Пространственные кривые условной и относительной 
горизонтальной освещенности для КСС т. «Д» и «Г» ...............................................262 

Приложение Г (справочное)  «Условные изображения ЭО и электропроводок  в рабочих 
чертежах ОУ. ГОСТ 21614-88»....................................................................................269 

Приложение Д (справочное)  «Технические данные электродвигателей» ..............................274 

Приложение Е (справочное)  «Сопротивления и резисторы»...................................................320 

Приложение Ж (справочное)  «Аппараты защиты и проводники» ..........................................325 

Приложение И (справочное)  «Условные буквенно-цифровые обозначения   
в электрических схемах (ГОСТ 2.710–81)» ................................................................332 

Приложение К (рекомендуемое)  «КП-ЭО. Бланки и таблицы ПЗ (пример заполнения)» ....336 

Литература ....................................................................................................................................351 
 

ВВЕДЕНИЕ 

Учебное пособие «Расчет и проектирование ОУ и электроустановок 
промышленных механизмов» по специальности 140613 «Техническая эксплуатация и обслуживание электрического и электромеханического оборудования» позволяет решать вопросы курсового проектирования по предмету 
«Электрическое и электромеханическое оборудование». 
Разработка является необходимым логическим продолжением курса 
«Электроснабжение отрасли» и помогает освоить обучаемому не только 
проектирование ЭСН силового ЭО в предыдущем курсе, но и в этом: 
• проектирование ОУ на том же объекте, 
• расчет и выбор ЭП механизмов, 
• пути разработки принципиальной электрической схемы управления 
ЭП механизма объекта. 
Пособие включает 3 основные части: 
• Подготовительную. Расчетно-практические занятия (РПЗ) по осветительным установкам (ОУ) и электроприводу (ЭП) с методикой, примерами и 
заданиями. 
• Исполнительную. Курсовое проектирование по ЭО (КП-ЭО) с заданиями, формами таблиц и рекомендациями по выполнению и самоконтролю. 
• Справочную. «Приложения» с техническими данными элементов электроустановок (ЭУ), достаточными для выполнения расчетных вариантов. 
Данное пособие предназначено для направленной подготовки обучаемых к выполнению КП-ЭО, приобретения и закрепления навыков проектирования ЭУ. 
Объем систематизированного материала с элементами нового позволяет 
преподавателю варьировать им, обеспечивая оптимальный вариант задания 
с учетом индивидуальных особенностей обучаемого. 
Достоинством разработки является наличие таблиц с критериями оценки выполнения КП-ЭО, что обеспечивает самоконтроль выполнения (в процентах) на текущий момент. 
Такой подход к решению вопросов КП-ЭО отвечает требованиям ЕСКД 
и ЕСТД и многократно апробирован в учебном процессе Обнинского политехникума. 
Пособие будет полезно для других учреждений среднего профессионального образования не только по профилю специальности, но и в части 
касающейся. 
Возможно успешное применение для любых форм обучения (дневной, 
вечерней, заочной, дистанционной и т.п.).  
Автор 

Глава 1  
Светотехнический расчет ОУ помещений 

1.1. Метод коэффициента использования светового потока 

з
л.р
К
z Е S
Ф
;
η N
⋅ ⋅
⋅
=
⋅
 Фл = С · Рл, 

где  
Фл.р — световой поток лампы расчетный, лм; 
 
Фл — световой поток лампы, лм; 
 
с — светоотдача, лм/Вт; 
 
Рл — мощность лампы, Вт; 
 
Кз — коэффициент запаса. 
Принимают Кз = 1,3÷1,5 (для ОУ общественных зданий); 
                     Кз = 1,3÷2 (для промышленных ОУ). 
Для производственных цехов и общественных помещений рекомендуется Кз = 1,3 (для ЛН) 
        Кз = 1,5 (для газоразрядных ламп); 
      
z — коэффициент минимальной освещенности. 
Принимают z = 1,1 (для линий ЛЛ) 
 
 
 z = 1,15 (для расположения по вершинам полей); 
 
η — коэффициент использования, отн. ед.; 

η = F (i, ρ, КСС), 
где  
i — индекс помещения, 

(
)
B
A
h
B
A
i
+
⋅
=
, 

где  
А — длина помещения, м; 
 
В — ширина помещения, м; 
 
h — расчетная высота, м; 
h = H – hc – hp, 
где  
Н — высота помещения, м; 
 
hc — высота свеса светильника (расстояние от потолка), м. 
Рекомендуется hc = 0,3÷1,5 м. 
Оптимальная hc = (0,2÷0,25)  ·  Н0, 
где  
Н0 — высота потолка над рабочей поверхностью, м; 
 
hр — высота рабочей поверхности от пола, м. 

Оптимальная hр = 0,8 м (принята в России). 
 
ρ — коэффициенты отражения света от поверхности, %. 
ρ включает три коэффициента отражения: ρп — потолка, ρс — стен, 
ρр — рабочей поверхности. 
Рекомендуется ρ = 70–50–10 % и ρ = 50–30–10 %, 
 
КСС — кривая силы света. 
Экономичность общего освещения производственных помещений зависит от выбора ОИ по наиболее эффективным КСС. 
Для общего равномерного освещения критерием экономичности ОИ является λ [Таблица 1.1.1] 

L
λ
h
=
, 

где  
L — расстояние между рядами или светильниками, м (берется большая величина); 
 
h — расчетная высота, м; 
 
S — площадь освещаемой поверхности, м2; 
 
N — число ламп в ОУ. 
По Фл.р, если он рассчитывался, выбирают стандартную номенклатурную лампу. 
Причем, стандартный Фл.ст должен удовлетворять условию 

Фл.ст = (0,9÷1,2)Фл.р, 
Если условие не выполнено, то корректируют расположение светильников. 

лст
ф
з

N Ф
η
Е
S z К
⋅
⋅
=
⋅ ⋅
, 

где  
Еф — фактическая освещенность от стандартных источников света, лк; 
 
η — коэффициент использования светового потока; 
 
Фл.ст — световой поток стандартной лампы, лм. 
Для светящих линий. 

з
р

p

К
z E S
Ф
η
n

⋅
⋅
=
⋅
, 

где  
Фр — световой поток ряда, лм; 
 
np — число рядов (светящих линий). 

р

p
л

Ф
N
Ф
=
;  N = Np  ·  np, 

где  
Np — число трубчатых ламп в ряду; 
 
Фл — световой поток трубчатой лампы, лм; 
 
N — число ламп в ОУ. 
 

Таблица 1.1.1 — Варианты критерия экономичности (λ) 
 

L
λ
h

=
Тип 
КСС 
Наибольш. 
Рекоменд. 
Наивыгодн. 

Н, м 

Д-1 
1,3 
Д 
2,1 
1,2÷1,6 
Д-2 
0,96 
Малая до 6 м 

Г-1 
0,91 
Г 
1,4 
0,8÷1,2 
Г-2 
0,77 
Средняя 
6÷12 м 

 
Таблица 1.1.2 — Значения η = F (ρ, i, сп) 
 
Значение коэффициента использования η, %, при значении индекса 
помещения i, равном 

Значение 
коэффициентов отражения ρп, ρс, ρр 
при использовании светильников 

0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,25 1,5 1,75 2,0 2,25 2,5 3,0 3,5 4,0 5,0 

70; 50; 
10 
22 32 39 44 47 49 50 52 55 58 60 62 64 66 68 70 73 

50; 30; 
10 

НСП 

20 26 34 38 41 43 45 47 50 53 55 57 59 62 64 66 69 

70; 50; 
10 
40 50 54 57 59 61 63 65 68 70 71 72 74 75 75 76 76 

50; 30; 
10 

РСП 

42 46 50 53 56 58 60 62 65 67 69 70 71 72 72 73 74 

70; 50; 
10 
25 29 33 36 40 43 45 47 51 54 56 58 60 62 63 64 67 

50; 30; 
10 

ЛСП 

19 22 26 30 33 36 38 40 44 47 49 51 53 55 56 58 60 

 

1.2. Точечный метод 

Применяется, если СП размещены на плане. 
Для расчета точечных ИС требуется одна из формул: 

з
3
Σ
л
К
10
μ
Ф
Е
⋅

⋅
⋅
=
(если выбран ИС) 

3

Σ

з
л
10
μ
Е
К
Ф
⋅
⋅
⋅
=
(если выбрана Е), 

где  
μ — коэффициент дополнительной освещенности. 

Принимается μ = 1…1,2; 
 
ℓΣ — суммарная условная горизонтальная освещенность точки, лк. 
За контрольные точки принимается центр углового поля и середина 
длинной его стороны 
ℓ = F (d, h, КСС) определяется по (рисункам В.2…В.5) 
где  
d — расстояние от точки до ИС на плане, м; 
 
h — расчетная высота, м. 
Для расчета светящей линии применяется формула 

Σ

з
уд
ε
μ
h
К
Е
Ф
⋅

⋅
⋅
=
 

где  
Фуд — удельный световой поток, лм/м. 
Выбирают μ = 1,1÷1,15; 

εΣ — суммарная относительная горизонтальная освещенность точки, лк. 
ε = F (L', p', КСС) определяется по (рисункам В.6…В.9) 

h
L
L'=
;    
h
p
p'=
 

где  
L — длина светящей линии, м; 
 
р — расстояние от светящей линии на плане до контрольной точки, м. 
 

1.3. Метод удельной мощности 

л
уд
N Р
p
S
⋅
=
; 
уд
л
p
S
Р
N

⋅
=
; 
уд

л

p
S
N
Р

⋅
=
 

где  
pуд — удельная мощность, Вт/м2; 
 
N — число ламп; 
 
Рл — мощность одной лампы, Вт. 
Если в СП несколько ламп, то N = N1 · nсв 
где  
N1 — число ламп в светильнике; 
 
nсв — число светильников. 
При этом методе обычно задаются N и вычисляют Рл, редко наоборот. 
Руд = F (h, S, E) 
В [Таблице 1.3.1] руд рассчитаны по формуле: 

з
уд
Е К
z
10,3
p
C η
η

⋅
⋅
=
=
⋅
 

За основу взят СП типа НСП01 «Астра» с ЛН при условии Е = 100 лк;  
Кз = 1,3; z = 1,15; С = 14,5 лм/Вт2.