Электрооборудование промышленных и сельскохозяйственных предприятий

 
 
 
 
 
 

А. П. Осташенков        А. А. Медяков        К. М. Воробьев 

 
 
 
 
 
 
 

ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ  

ПРОМЫШЛЕННЫХ  

И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ  

ПРЕДПРИЯТИЙ 

 
 
 
 
 
 

Практикум 

 
 
 
 
 
 

Йошкар-Ола 

2019 
 

УДК 621.3:631.37(076) 
ББК  31.26:40.76я7 

О 76 

 

Рецензент: 

доцент кафедры эксплуатации машин и оборудования ПГТУ 

Д. М. Ласточкин; 

директор Института механики и машиностроения ПГТУ,  

кандидат технических наук Н. П. Сютов 

 

Печатается по решению 

редакционно-издательского совета ПГТУ 

 

Осташенков, А. П. 

О 76      Электрооборудование промышленных и сельскохозяйственных 

предприятий: практикум / А. П. Осташенков, А. А. Медяков, 
К. М. Воробьев. – Йошкар-Ола: Поволжский государственный 
технологический университет, 2019. – 68 с. 
ISBN 978-5-8158-2082-1 

 
В практикуме представлены теоретический материал и задания для самостоя
тельной работы по электроснабжению и электрооборудованию промышленных и 
сельскохозяйственных предприятий. 

Для студентов бакалавриата направлений 35.03.06 «Агроинженерия», 13.03.01 

«Теплоэнергетика и теплотехника», изучающих электрические сети, электрическое 
оборудование промышленных и сельскохозяйственных предприятий. 

УДК 621.3:631.37(076) 

ББК  31.26:40.76я7 

 
Учебное издание 
ОСТАШЕНКОВ Алексей Петрович, МЕДЯКОВ Андрей Андреевич,  
ВОРОБЬЕВ Константин Мухтарович  
ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ ПРОМЫШЛЕННЫХ  
И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ. Практикум 
Редактор Л. С. Емельянова. Компьютерная верстка и дизайн обложки С. Н. Эштыкова 
Подписано в печать 04.04.2019. Формат 60×84 1/16. Усл. печ. л. 3,95. Тираж 70 экз. Заказ № 
Поволжский государственный технологический университет.   
424000 Йошкар-Ола, пл. Ленина, 3 
Отпечатано с готового оригинал-макета в ООО «Принтекс».  
Республика Марий Эл, г. Йошкар-Ола, б-р Победы, 14 

 

ISBN 978-5-8158-2082-1 
© А. П. Осташенков, А. А. Медяков,  
К. М. Воробьев, 2019 
© Поволжский государственный 
технологический университет, 2019 

ОГЛАВЛЕНИЕ 

 
Введение ........................................................................................................ 4 
 
1. Системы электроснабжения промышленных  
и сельскохозяйственных предприятий: общие сведения .................... 6 

1.1. Основные термины и определения ............................................... 6 
1.2. Особенности электроснабжения промышленных  

и сельскохозяйственных предприятий .......................................... 7 

1.3. Основные требования к системам электроснабжения ................ 8 
1.4. Классификация и характеристики промышленных  

и сельскохозяйственных потребителей электроэнергии ............. 9 

1.5. Приемники электроэнергии ......................................................... 14 
1.6. Классификация помещений ......................................................... 15 
1.7. Показатели, характеризующие приемники  

электрической энергии и графики их нагрузок .......................... 19 

 
2. Расчет электрических нагрузок ......................................................... 23 

2.1. Методы расчета электрических нагрузок ................................... 23 
2.2. Определение мощности наиболее нагруженной фазы .............. 31 
2.3. Определение расчетных электрических нагрузок  

однофазных электроприемников ................................................. 32 

2.4. Определение пиковых нагрузок .................................................. 33 

 
3. Выбор компенсирующего устройства ............................................... 38 
 
4. Расчет и выбор аппаратов защиты ................................................... 45 

4.1. Общие сведения ............................................................................ 45 
4.2. Выбор автоматических выключателей ....................................... 46 
4.3. Выбор плавких предохранителей ................................................ 48 
4.4. Выбор марки и сечения линии электроснабжения .................... 50 

 
5. Проверка линий по потере напряжения ........................................... 56 
 
6. Оформление чертежей внутрицехового электроснабжения ......... 60 
 
Контрольные вопросы для самопроверки знаний.................................... 62 
Список литературы ..................................................................................... 64 
Приложение 1. Общие сведения об автоматических выключателях ..... 65 
Приложение 2. Допустимый длительный ток для проводов  
с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией  
с алюминиевыми жилами ........................................................................... 68 

ВВЕДЕНИЕ 

 

Системы электроснабжения промышленных и сельскохозяй
ственных предприятий – части электроэнергетической системы, и в 
энергетическом плане они являются более простыми (более низкие 
напряжения, меньшая мощность и протяженность линий, отсутствие 
замкнутых контуров и др.) и в то же время более сложными в плане 
использования и преобразования электроэнергии в технологических 
целях промышленного и сельскохозяйственного производства.  

Электроприемники как электрическая часть технологических аг
регатов обеспечиваются питанием от системы электроснабжения и 
во многом определяют работу этой системы и ее параметры.  

В связи с этим важным аспектом подготовки бакалавров
энергетиков является: 

изучение: 
• основных требований к системам электроснабжения; 
• режимов работы электроприемников; 
• классификации помещений; 
• показателей, характеризующих приемники электрической энер
гии и графики их нагрузок,  
а также освоение навыков:  

• расчёта электрических нагрузок; 
• выбора компенсирующих устройств; 
• выбора аппаратов защиты, марок и сечений линий электро
снабжения;  

• расчета потерь напряжения. 
Все эти актуальные вопросы и составили основное содержание 

данного практикума. 

Предлагаемое вниманию читателей издание включает в себя тео
ретический материал, основные расчетные зависимости по разделам 
дисциплины и задания для самостоятельной работы по индивидуальным вариантам.  

В теоретической части по каждому разделу приведен необходи
мый объем информации, который позволяет решить индивидуаль

ные задания без использования дополнительной справочной литературы. Задания для самостоятельной работы имеют достаточное количество вариантов и дают возможность оценить достоверно знания 
и навыки по расчету оборудования каждого обучающегося. Предоставленные здесь задания с примерами решения и комментариями 
могут быть использованы как для аудиторной, так и для внеаудиторной работы студентов. 

При подготовке рукописи авторами были учтены требования 

нормативно-технических документов и стандартов, знания которых 
также потребуются выпускникам в будущей профессиональной деятельности. 
 
 

СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 
ПРОМЫШЛЕННЫХ И СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ 
ПРЕДПРИЯТИЙ: ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 

 

 

1.1. Основные термины и определения 

 
Системой электроснабжения называют совокупность элект
роустановок, предназначенных для обеспечения потребителей 
электрической энергией. Согласно правилам устройства электроустановок потребителем электроэнергии называется электроприемник (ЭП) или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории. 

Приемником электрической энергии называют устройство (аппа
рат, агрегат), в котором происходит преобразование электрической 
энергии в другой вид энергии для ее использования.  

По технологическому назначению приемники электроэнергии 

классифицируются по виду энергии, в который данный электроприемник преобразует электроэнергию, а именно:  

• электродвигатели приводов машин и механизмов;  
• электротермические, электрохимические и электросиловые 

установки;  

• установки электроосвещения; 
• установки электростатического и электромагнитного поля и др. 
Электроустановками называют совокупность машин, аппаратов, 

линий и вспомогательного оборудования, предназначенных для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения электроэнергии и преобразования ее в другие виды энергии. 
Электроустановка – это комплекс взаимосвязанного оборудования и 
сооружений. Примеры электроустановок: электрическая подстанция, 
линия электропередачи, распределительная подстанция и др. 

1

1.2. Особенности электроснабжения  

промышленных и сельскохозяйственных предприятий 

 
Энергетика как жизнеобеспечивающая отрасль промышленно
сти обладает рядом особенностей, выделяющих ее из других отраслей. 

Первая особенность энергетики – производство электроэнер
гии, ее транспортировка, распределение и потребление осуществляются практически в один и тот же момент времени, т. е. имеется баланс: 

𝑃Г = 𝑃ПОТР + 𝑃С.Н. + ∆𝑃; 

𝑄Г = 𝑄ПОТР + 𝑄С.Н. + ∆𝑄 ± 𝑄КУ − 𝑄ЛЭП, 

где 𝑃Г, 𝑄Г – произведенная источником питания активная и реактив
ная мощности; 
𝑃ПОТР, 𝑄ПОТР – потребленная активная и реактивная мощности; 
𝑃С.Н., 𝑄С.Н. – потребленная активная и реактивная мощности на 
собственные нужды; 
∆𝑃, ∆𝑄 – потери активной и реактивной мощности во всех элементах энергосистемы; 
𝑄КУ – реактивная мощность компенсирующих устройств; 
𝑄ЛЭП – реактивная мощность, генерируемая линиями электропередачи. 

 

Вторая особенность – это относительная быстрота протекания 

переходных процессов в ней. Волновые процессы совершаются в 
тысячные доли секунды. Это процессы, связанные с короткими замыканиями, включениями и отключениями, изменениями нагрузки, 
нарушениями устойчивости в системе. 

Третья особенность – обеспечение электроэнергией всех отрас
лей народного хозяйства, отличающихся технологией производства, 
способами преобразования электроэнергии в другие виды энергии, 
многообразием электроприемников. 

1.3. Основные требования к системам электроснабжения 

 
Особенности энергетики обусловливают особые требования к 

системам электроснабжения промышленных и сельскохозяйственных предприятий. 

1. Первая особенность энергетики применима на всех уровнях 

систем электроснабжения предприятий. 

2. Быстрота протекания переходных процессов требует обяза
тельного применения в системах электроснабжения предприятий 
специальных автоматических устройств, основное назначение которых – обеспечение функционирования систем электроснабжения 
промышленных и сельскохозяйственных предприятий, заключающееся в передаче электроэнергии от источника питания к месту потребления в необходимом количестве и соответствующего качества. 

3. Технологические особенности промышленных и сельскохозяй
ственных предприятий различных отраслей обусловливают различия 
в применении проектных решений в системах электроснабжения 
предприятий. 

4. Современные промышленные и сельскохозяйственные пред
приятия характеризуются динамичностью технологического процесса, связанной с непрерывным введением новых методов обработки, 
нового оборудования, переналадкой производства в связи с непрерывным изменением и усовершенствованием выпускаемой продукции. Это предъявляет требование высокой гибкости к системе электроснабжения предприятий. 

5. Особенностью системы электроснабжения промышленных и 

сельскохозяйственных предприятий является и то, что электроэнергия 
на предприятии рассматривается как одна из компонент производственного процесса, наряду с сырьем, материалами, трудозатратами, и 
входит в себестоимость выпускаемой продукции. При этом доля 
энергозатрат в себестоимости продукции зависит от отрасли промышленности: в машиностроении на их долю приходятся 2-3 % себестоимости продукции; в энергоемких производствах (электролиз, 
электрометаллургия и др.) – 20-35 %. В то же время перерывы в электроснабжении могут привести к значительному ущербу и даже чело

веческим жертвам. Стоимость электрической части предприятия составляет до 7 % от суммы капитальных вложений в предприятие. Оптимизация затрат на электрическую часть предприятия на стадии проектирования приводит к их уменьшению на доли процентов, в абсолютном же измерении речь идет об экономии значительных средств. 

Рационально выполненная современная система электроснабже
ния предприятия должна удовлетворять определенным техническим 
и экономическим требованиям, а именно: 

• обеспечению безопасности работ (как для электротехнического 

персонала, так и для неэлектротехнического); 

• надежности электроснабжения; 
• качеству электроэнергии, удовлетворяющему требованиям 

ГОСТ 32144-2013; 

• экономичности; 
• возможности перестроек технологии производства и развития 

предприятия; 

• отсутствию вредного влияния на окружающую среду. 
Эти требования обеспечиваются при проектировании и эксплуа
тации систем электроснабжения промышленных и сельскохозяйственных предприятий. 

 

1.4. Классификация и характеристики  

промышленных и сельскохозяйственных  

потребителей электроэнергии 

 
Потребителей электроэнергии различают по эксплуатационно
техническим признакам: производственному назначению; производственным связям; режимам работы; мощности и напряжению; роду 
тока; территориальному размещению; требованиям к надежности 
электроснабжения; стабильности расположения электроприемников. 

При проектировании электроснабжения предприятий потребите
лей электроэнергии систематизируют следующим образом: 

• по надежности электроснабжения;  
• режимам работы;  

• мощности и напряжению;  
• роду тока. 
Надежность как одно из требований к системам электроснабже
ния предприятий определяется числом независимых источников питания и схемой электроснабжения.  

По  н а д е ж н о с т и  э л е к т р о с н а б ж е н и я  в соответствии с 

требованиями ПУЭ электроприемники разделяются на три категории. 

Электроприемники I категории надежности – электроприемни
ки, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой 
опасность для жизни людей, значительный материальный ущерб 
народному хозяйству; повреждение основного оборудования, массовый брак продукции. К электроприемникам I категории относятся 
насосы водоснабжения и канализации, газоочистка, приводы вращающихся печей, газораспределительные пункты, промышленные 
вентиляторы, аварийное освещение и др. 

Из состава I категории выделяется особая группа электроприем
ников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийной 
остановки производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров. Например, в черной металлургии – электродвигатели насосов водоохлаждения доменных печей.  

Ко II категории относятся электроприемники, перерыв в элек
троснабжении которых приводит к массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного 
транспорта. К электроприемникам II категории надежности относятся, например, электропривод технологических механизмов, электролизные установки, электросварочное оборудование, подъемнотранспортное оборудование. 

К III категории относят все остальные электроприемники, не 

входящие в I и II категории. Это различные вспомогательные механизмы в основных цехах, цехах несерийного производства. 

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электро
энергией от двух независимых взаимно резервирующих источников 
питания. Перерыв в электроснабжении от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания от другого. Для электроснабжения особой группы 

электроприемников первой категории должно предусматриваться 
дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания. 

К числу независимых источников питания относятся две секции 

или системы шин одной или двух электростанций и подстанций при 
одновременном соблюдении двух условий: 

• каждая из секций или систем шин, в свою очередь, имеет пита
ние от независимого источника питания; 

• секции (системы) шин не связаны между собой или имеют 

связь, автоматически отключающуюся при нарушении нормальной 
работы одной из секций (систем) шин. 

Электроприемники II категории должны обеспечиваться электро
энергией от двух независимых взаимно резервирующих источников 
питания, перерыв в электроснабжении которых допустим на время, 
необходимое для включения резервного питания дежурным персоналом или выездной оперативной бригадой. При наличии централизованного резерва трансформаторов и возможности замены повредившегося трансформатора за время не более 1 суток допускается 
питание электроприемников II категории от одного трансформатора. 

Для электроприемников III категории электроснабжение может 

выполняться от одного источника питания при условии, что перерыв 
электроснабжения, необходимый для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения предприятия, не превышает одни сутки. 

По  р е ж и м а м  р а б о т ы  электроприемники разделяют на 

группы по сходству режимов, т. е. по сходству графиков нагрузки. 

Различают три характерные группы электроприемников: 
• электроприемники, работающие в продолжительном или мало
меняющемся режиме нагрузки, при этом температура частей машины или аппарата не превышает длительно допустимую (продолжительный режим); 

• электроприемники, работающие в режиме кратковременных 

нагрузок (кратковременный режим). В этом режиме температура 
машины или аппарата во время работы не достигает длительно допустимого значения, а во время остановки охлаждается до температуры окружающей среды;