Электрооборудование и электроснабжение : проектирование электропривода прокатных станов

№ 1140

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Кафедра электротехники и микропроцессорной электроники

В.Е. Фединцев
Ф.И. Маняхин
М.С. Анисимова

Электрооборудование 
и электроснабжение

Проектирование электропривода
прокатных станов

Методические указания

Рекомендовано редакционноиздательским
советом университета

2е издание, переработанное и дополненное

Москва   Издательский Дом МИСиС
2008

УДК 621.3 : 621.77 
 
Ф32 

Р е ц е н з е н т  
проф. С.М. Ионов 

Фединцев В.Е., Маняхин Ф.И., Анисимов М.С. 
Ф32  
Электрооборудование и электроснабжение. Проектирование 
электропривода прокатных станов: Метод. указ. – 2-е изд., перераб. 
и доп. – М.: Изд. Дом МИСиС, 2008. – 48 с. 

Методические указания предназначены для выполнения раздела «Электрооборудование и электроснабжение» дипломного проекта. 
Приведены основные сведения об источниках и системах электроснабжения заводов и цехов; принципах оценки состояния электрооборудования цеха; методике расчета и выбора электроприемников, определения загрузки 
электродвигателей и выбора мощности трансформаторов, а также краткие 
сведения о системах управления электроприводом и мероприятиях по экономии электроэнергии. 
Указания предназначены для студентов, обучающихся по направлениям 
150100 «Металлургия» (профиль 150106 «Обработка металлов давлением») и 
150400 «Технологические машины и оборудование» (профиль 150404 «Металлургические машины и оборудование»). Могут быть полезны студентам 
других направлений и специальностей. 

© Государственный технологический  
университет «Московский институт 
стали и сплавов» (МИСиС), 2008 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

Введение...................................................................................................................4 
1. Общие вопросы электроснабжения металлургического завода и цеха ...7 
2. Краткая характеристика электрооборудования цеха.................................9 
3. Расчет мощности и обоснование выбора  типа электроприемника .......11 
3.1. Выбор электродвигателей.......................................................................11 
3.1.1. Выбор электродвигателей по роду тока .....................................11 
3.1.2. Выбор электродвигателей по мощности.....................................12 
3.1.3. Выбор электродвигателей  по частоте вращения ......................13 
3.1.4. Выбор электродвигателей по степени защиты и 
конструктивному исполнению ..............................................................14 
3.1.5. Выбор типа электродвигателей ...................................................17 
3.2. Выбор индукционных нагревательных установок.............................19 
3.3. Основы расчета и выбора электрических печей сопротивления.....22 
3.4. Установки электроконтактного нагрева...............................................23 
4. Определение коэффициента загрузки электродвигателей, 
присоединенной, фактической и установленной мощности 
производственного агрегата ...........................................................................24 
5. Функциональная схема автоматизированного электропривода 
производственного агрегата ...........................................................................27 
5.1. Аппаратура для защиты электродвигателей........................................27 
5.2. Системы управления двигателями постоянного тока .......................30 
5.3. Система двухзонного регулирования скорости ДПТ ........................32 
5.4. Системы управления асинхронными двигателями............................33 
6. Расчет электрических нагрузок цеха. Выбор числа и мощности 
трансформаторных подстанций .....................................................................35 
7. Мероприятия по экономии электроэнергии .............................................38 
8. Пример выполнения раздела «Электрооборудование и 
электроснабжение» дипломного проекта при реконструкции 
проволочного прокатного стана 150..............................................................39 
8.1. Электроснабжение завода и цеха...........................................................39 
8.2. Краткая характеристика электрооборудования цеха.........................40 
8.3. Расчет мощности и выбор типа двигателя блока ...............................41 
8.4. Определение коэффициента загрузки электродвигателей, 
присоединенной, фактической и установленной мощности стана 150....43 
8.5. Функциональная схема автоматизированного электропривода......43 
8.6. Мероприятия по экономии электроэнергии........................................46 
Библиографический список................................................................................46 
Приложение...........................................................................................................47 

Введение 

Современные металлургические цехи оснащены большим количеством электрооборудования. Так, непрерывные широкополосные 
станы имеют более 2000 электродвигателей мощностью от сотен ватт 
до 12 600 кВт. Поэтому рациональное проектирование и реконструкция таких цехов требуют комплексной проработки механического и 
электротехнического оборудования. 
Все вопросы, встречающиеся при проектировании, должны освещаться с непременным отражением новейших достижений науки и 
техники в области электропривода металлургических предприятий. 
Выбор электродвигателей, схем управления, блокировок, сигнализации и разработка схем распределения электроэнергии – основные 
вопросы, рассматриваемые при проектировании электропривода. 
Основной задачей проектирования является выбор таких решений, которые отвечали бы действующим «Правилам устройств электроустановок», пожарной безопасности, указаниям по проектированию силового оборудования, автоматики и отличались бы наилучшими технико-экономическими показателями. 
Для выполнения электротехнической части дипломного проекта 
уже в период прохождения преддипломной практики студент должен 
собрать необходимые сведения о режимах работы производственных 
механизмов, технических характеристиках токоприемников, о категориях предприятий и подготовить ответы на другие вопросы, связанные с электрооборудованием, электроснабжением, силовым оборудованием и освещением. Вопросы, рассматриваемые в разделе 
«Электрооборудование и электроснабжение», а также комментарии к 
ним, освещены в данном пособии. Однако эти вопросы не всегда являются обязательными и могут быть изменены в зависимости от темы дипломного проекта. 
Перечень вопросов, подлежащих разработке в разделе «Электрооборудование и электроснабжение» дипломного проекта 
1. Электроснабжение завода и цеха (источники электроэнергии, 
напряжение, количество и тип трансформаторных подстанций завода 
и цеха, род тока и величина напряжений, принятые в цехе, коэффициент мощности по цеху). Категории потребителей электроэнергии 
цеха по надежности электроснабжения. 
2. Техническая 
характеристика 
электрооборудования 
цеха 
(табл. В1 и В2). Краткое описание состояния электрооборудования и 

его соответствие современному уровню развития техники. Обоснование замены устаревшего оборудования или выбора электроприемников для проектируемых установок. 

Таблица В1 

Параметры главного электропривода прокатного или трубного стана 

λ 

Номер клети 

Тип двигателя 

Рн, 
кВт

Uн, 
В 
Iн, 
А

nн/nmax, 
об/мин
при 
nн 
при 
nmax 

ηн, 
% 
mДд 2, 
т·м2 
mДст 2, 
т·м2 

а, 
об/

/мин/с

b, 
об/

/мин/с

uред

П р и м е ч а н и е:  Рн, Uн, Iн – номинальные мощность, напряжение и ток; 
nн, nmax – номинальная и максимальная частота вращения 
двигателя (для асинхронного двигателя nmax = no – синхронная частота вращения); 
λ – перегрузочная способность двигателя, λ = Mmax /Mн; 
ηн – номинальный к.п.д.; 
mДст
2, mДд
2 – маховой момент прокатного стана и двигателя; 
uред – передаточное число редуктора; 
а, b – ускорение и замедление привода. 

Таблица В2 

Техническая характеристика электрооборудования  
вспомогательных механизмов 

Механизм Тип электроприемника 
Рн, 
кВт 
Uн,
В 
Iн,
А 
n, 
об/мин 
ηн,
% 
cosϕ 
f, 
Гц 
ПВ, 
% 

П р и м е ч а н и е:  ПВ – продолжительность включения, ПВ = (∑ tрi / tц)100 %; 

tр, tп, tц – время работы, паузы и цикла, 
ц
р
п
1
1

;

m
N

i
t
t
t
=
+
∑
∑
 

cosϕ – коэффициент мощности электроприемника. 

3. Расчет мощности и выбор типа электроприемника (электродвигателей, индукторов печей сопротивления, установок электроконтактного нагрева и др.) для проектируемого производственного механизма или проверка по мощности действующего оборудования при 
разработке нового технологического режима. 
4. Определение коэффициента загрузки электродвигателей, присоединенной и установленной мощности основного производствен