Тема 1.1. Этапы проектирования электроустановок

Министерство образования, науки и молодежи Республики Крым

ГБПОУ РК «Керченский политехнический колледж»

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

По дисциплине ОП.10 «Основы проектирования и конструирования электрооборудования»

Студента (ки) 3 курса

Группы МЭПЗ- -

______________________________________________________________________

специальность  08.02.09  "Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования промышленных и гражданских зданий"

Консультации –                            Четверг – 14.50 ÷ 15.50

ОСНОВЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ И КОНСТРУИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

Курс	№ семестра	Максимальная учебная нагрузка в часах	Объем времени, отведенный на освоение учебной дисциплины			Кол-во контрольных работ	Форма контроля (за семестр)
			Обязательная аудиторная учебная нагрузка в часах		Самостоятельная работа обучающегося в часах
			Всего, часов	в т.ч. лабораторные работы, практические занятия, часов
3	6	68	45	- /16	23	-	Диф. зачет
Всего		68	45	- /16	23	-	Диф. зачет

 

Общий объем дисциплины – 68 часов, из них: лекций - 29 часов, практических работ – 16 часов, самостоятельная работа - 23 часа.

Дисциплина изучается 1 семестр, включает в себя 2 раздела, по завершении каждого раздела проводится зачет. В конце семестра – зачет по практическим работам и дифференцированный зачет по дисциплине.

ЛИТЕРАТУРА

1. К.К. Александров. Электротехнические чертежи и схемы. Москва. Энергоатомиздат. 1990.

2.  С.Т.Усатенко, М.В.Терехова. Графическое оформление электрических схем по ЕСКД. Киев. ЛВК. 2003.

3. В.Н. Винославский. Проектирование систем электроснабжения. Киев. Вища школа. 1981.

4. В.А. Козлов. Справочник по проектированию электроснабжения городов. Ленинград. Энергоатомиздат. 1986.

5. Г.М. Кнорринг. Справочник по проектированию электрического освещения. Ленинград. Энергия. 1976.

6. А.С. Клюев. Проектирование систем автоматизации технологических процессов. Москва. Энергоатомиздат. 1990.

 

Раздел 1. Основные требования к технической документации при проектировании электроустановок.

Тема 1.1. Этапы проектирования электроустановок.

1.1.1. Роль проектирования в научно-техническом прогрессе. Задачи проектирования и конструирования. Основные термины и определения.

Развитие материально-техничес­кой базы страны может осуществ­ляться на основе кардинального уско­рения научно-технического прогрес­са, обновления производственного аппарата путем широкого внедрения передовой техники, улучшения усло­вий труда и значительного повыше­ния его производительности. Научно-исследовательские, проектно-изыскательские и конструкторско-технологические организации решают задачи создания принци­пиально новой техники, обеспечиваю­щей революционные перемены в про­изводстве, улучшение качества про­дукции.

В связи с развитием электротех­нической промышленности, услож­нением конструкции электротехни­ческих машин, приборов, сооружений увеличивается поток технической до­кументации: чертежей, схем, тексто­вых документов. Появляются новые виды документов: программы, алго­ритмы, чертежи и схемы, выполняе­мые в системах автоматизированного проектирования (САПР). Вопросы разработки, оформления и обраще­ния технической документации выра­стают в серьезные проблемы.

Трудно переоценить роль чертежа в творческой деятельности инженера и техника. На протяжении многих столетий чер­тежи являются наиболее употребляе­мым средством выражения информа­ции об устройстве технического объекта. Обычно под чертежом пони­мают изображение какого-либо тех­нического объекта или его части, вы­полненное с использованием чертеж­ных инструментов при соблюдении определенных правил черчения. Если необходимо представить только струк­туру технической системы и связи составляющих ее элементов между собой, применяется схема. В тех слу­чаях, когда чертежа и схемы недо­статочно для передачи технической информации, используют техничес­кие описания на обычном речевом языке, диаграммы, функциональные зависимости, таблицы и другие сред­ства фиксирования и передачи ин­формации.

Проектирование — это процесс создания проекта, прототипа, прооб­раза предполагаемого или возмож­ного технического решения изделия в промышленности или сооружения в строительстве. Проектирование представляет собой процесс описания свойств объекта, кото­рый предполагается изготовить или соорудить.

Проект содержит исход­ные данные, необходимые для после­дующего изготовления техничес­кого объекта. Обычно проект состоит из комплекта доку­ментов, в которых содержится ин­формация об устройстве, составе, принципе действия, условиях экс­плуатации проектируемого техничес­кого объекта. При проектировании объекта (машины, электроустановки, аппа­рата, сооружения и т.д.) чертежи, схемы и описания рассматриваются как технические документы, содер­жащие определенную информацию, предназначенную для передачи от проектировщика и конструктора к из­готовителю и заказчику. Документация, выпускаемая в процессе проектирования, носит на­звание проектной документации, проектно-конструкторской докумен­тации или конструкторской докумен­тации.

Проектно-конструкторскую документацию составляют графические и текстовые документы, которые определяют кон­струкцию технического предмета и содержат данные, необходимые для его разработки, изготовления, конт­роля, приемки, эксплуатации и ре­монта проектируемого объекта.

Термин «конструкция» означает строение, устройство, построение, сооружение. В электротехнике конструк­ция — это схема, устройство и прин­цип работы электроустановки, а также сама электроустановка и ее составные части. Конструкция предусматривает взаимное располо­жение частей и элементов техничес­кого предмета, способ их соединения, взаимодействия, а также материал, из которого составные части (эле­менты) должны быть изготовлены.

Электроустановка – это совокупность машин, аппаратов, вспомогательного оборудования и линий электрической связи, предназначенных для производства, преобразования, передачи, распределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии. Примеры электроустановок: генератор на гидроэлектростанции, трансформаторная подстанция, воздушная или кабельная линия, распределительное устройство, установка электрического освещения, компрессорная или насосная установка, металлорежущий станок и т.д.

Графический проектно-конструкторский до­кумент содержит информацию в виде графического изображения техни­ческого предмета. Графическое изображение — это воспроизведение комплекса геометри­ческих свойств предмета в образной форме, т. е. в образном представ­лении при помощи средств графики (линий, штрихов, точек). К графическим конструкторским документам относятся чертежи и схемы. Чертеж — документ, содер­жащий изображение технического предмета или его составной части и другие данные, поясняющие функ­циональное назначение предмета и по­зволяющие его изготовить. Схема — документ, содержащий условные гра­фические изображения составных частей объекта и связи между составными частями.

Текстовые проектно-конструкторские доку­менты содержат речевую информа­цию на естественном или формализо­ванном языке. Текстовые документы подразделяют на документы, содер­жащие в основном сплошной текст (технические условия, технические описания, расчеты, пояснительные записки, паспорта, инструкции и т. д.), и документы, содержащие текст, разбитый на графы (специфи­кации, ведомости, перечни элементов, таблицы и т. д.).

Правила выполнения документов, их виды и комплектность при проек­тировании изделий и сооружений устанавливают стандарты на конст­рукторскую и проектную документа­цию. Стандарт представляет собой совокупность правил, норм, требова­ний, используемых при разработке и оформлении конструкторских доку­ментов. Государственные стандарты уста­навливают единые, общие правила выполнения и обращения конструк­торской и проектной документации и обязательны к применению всеми предприятиями, организациями и учреждениями  России. Отраслевые стандарты обязатель­ны для всех предприятий и организаций данной отрасли. Стандарты предприятий (объеди­нений) обязательны только для пред­приятия (объединения), утвердивше­го данный стандарт.

 Существует несколько систем го­сударственных стандартов, опреде­ляющих правила оформления техни­ческой документации. Основной среди них является Единая система конст­рукторской документации (ЕСКД), которая содержит комплекс государ­ственных стандартов, устанавливаю­щих правила и положения по оформ­лению, разработке и обращению конструкторских документов на из­делия, выпускаемые предприятиями России. Правила и положения ЕСКД распространяются также на научную и учебную лите­ратуру.

При проектировании и конструировании электроустановок обязательно должны учитываться требования, которые изложены в «Правилах устройства электроустановок».

 

1.1.2. Процесс разработки и постановки новых изделий на производство.

Потребность страны в необходи­мых изделиях и растущий спрос насе­ления на разнообразные товары тре­буют от промышленности выпуска продукции, воплощающей в себе по­следние достижения научной мысли, соответствующей самым высоким технико-экономическим, эстетичес­ким и другим потребительским тре­бованиям и конкурентоспособности на внутреннем и внешнем рынке.

Эта задача решается путем ра­циональной организации процесса разработки и постановки на произ­водство изделий новой техники. Раз­работка и постановка продукции на производство в общем случае преду­сматривают проведение следующих работ (ГОСТ 15.001-73): а) разра­ботка, согласование и утверждение технического задания; б) разработка и экспертиза технической документа­ции; в) изготовление опытных образ­цов (опытных партий); г) испытание и приемка опытных образцов (опыт­ных партий); д) принятие решения о постановке продукции на произ­водство; е) подготовка производства продукции; ж) освоение производст­ва продукции.

Выпуск продукции предприятием включает в себя изготовление раз­личных технических объектов, ко­торые определяются термином «изде­лие». По ГОСТ 2.101-68 изделие представляет собой любой предмет или набор предметов производства, подлежащих изготовлению на пред­приятии.

Установлены следующие виды из­делий:

а) деталь — изделие, изготовлен­ное из однородного по наименова­нию и марки материала без приме­нения сборочных операций;

б) сборочная единица — изделие, составные части которого подлежат соединению на предприятии-изгото­вителе сборочными операциями;

в) комплекс — несколько изде­лий, не соединенных сборочными опе­рациями, но предназначенных для выполнения взаимосвязанных экс­плуатационных функций;

г) комплект — набор деталей или сборочных единиц, имеющих общее эксплуатационное назначение вспо­могательного характера.

На основании изучения потреб­ностей общества определяются тех­нико-экономические показатели но­вых изделий. Продукция, подлежа­щая разработке и постановке на про­изводство, по техническому уровню и качеству должна соответствовать требованиям высшей категории ка­чества на момент освоения ее произ­водства. Требования, заложенные при разработке продукции, должны гарантировать возможность ее вы­пуска с показателями, находящимися на уровне лучших отечественных и мировых достижений или превосхо­дящими их и обеспечивающими кон­курентоспособность на внешнем рын­ке, экономическую эффективность и удовлетворение потребностей народ­ного хозяйства, населения и экс­порта.

Технико-экономические показатели новой продукции оформляются в виде заявки (ГОСТ 15.001-73) на разработку и освоение, которую со­ставляет организация-заказчик. В этой заявке указываются наименова­ние продукции, цель и назначение разработки, предполагаемый разра­ботчик, ориентировочная потреб­ность в заказываемой продукции на определенный срок, сроки изготовле­ния опытного образца, начало про­мышленного производства и поставки, источники финансирования. Заявка передается организации-раз­работчику для выработки техничес­кого задания.

Начальным этапом комплекса ра­бот по созданию, освоению и внедре­нию новой техники являются научно- исследовательские работы (НИР), которые проводятся в целях полу­чения научно обоснованных исход­ных данных для разработки техни­ческого задания на новую и модерни­зированную продукцию.

Основанием для проведения НИР является заказ-наряд (договор). Проведение НИР подразделяется на следующие этапы: разработка технического задания на выполнение НИР;  выбор направления исследо­вания; теоретические и экспери­ментальные исследования; обоб­щение и оценка результатов иссле­дований.

Обязательным исходным доку­ментом, определяющим цель, содер­жание, порядок проведения работ, а также намечаемый способ реализа­ции результатов НИР, является тех­ническое задание на выполнение НИР, которое в общем случае долж­но состоять из следующих разделов: основание для проведения работ, этапы НИР, основные требования к выполнению НИР, способ реализа­ции результатов НИР, перечень тех­нической документации, предъяв­ляемой по окончании работ, порядок рассмотрения и приемки НИР, техни­ко-экономическое обоснование, при­ложения.

Этап «Выбор направления исследования» выполняют для системати­зированного анализа исследуемого вопроса и выявления на его основе направления исследований.

Этап «Теоретические и экспери­ментальные исследования» проводят в целях получения необходимых тео­ретических обоснований предлагае­мого решения по объекту исследова­ния, подтвержденных, как правило, экспериментальными исследования­ми.

Рекомендации законченных НИР должны обеспечивать возможность создания продукции, соответствую­щей по своему техническому уров­ню высшей категории качества с уче­том научного прогнозирования на период ее производства и рациональ­ного использования сырья, материа­лов, топлива и энергии.

На этапе «Обобщение и оценка результатов исследований» состав­ляют отчет о НИР. Отчет должен содержать обобщение результатов работ, проведенных на всех этапах НИР, и рекомендации по разработке продукции. Общие требования, струк­тура и правила оформления отчета приведены в ГОСТ 7.32-81.

Для выявления наиболее эффек­тивных решений по результатам НИР могут быть проведены опытно-конст­рукторские работы (ОКР). Опытно-конструкторские работы выполняются в соответствии с техни­ческим заданием для разработки кон­структорской документации на изде­лие, включая приемочные испытания опытных образцов (опытных пар­тий).

Разработка конструкторской до­кументации в общем случае прово­дится в несколько стадий: техничес­кое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочая кон­структорская документация (ГОСТ 2.103-68).

При разработке электроустановок конструкторская документация вы­полняется в две стадии: эскизный или технический проект и рабочая доку­ментация. При наличии предвари­тельной проработки или создании мо­дернизируемых изделий разрабатывают только рабочую документацию.

После завершения разработки не­обходимой технической документации и передачи ее на предприятие - изготовитель организация-разработ­чик осуществляет авторский надзор за освоением и производством про­дукции.

Целью авторского надзора яв­ляется обеспечение реализации тех­нических решений, предусмотренных технической документацией, и свое­временного устранения выявленных недостатков продукции и технологи­ческого процесса.

Объектами авторского надзора являются продукция или ее состав­ные части, техническая документа­ция, материалы, полуфабрикаты и комплектующие изделия, применяе­мые при изготовлении продукции, технологический процесс, метрологи­ческое обеспечение.

 

1.1.3. Виды проектирования электроустановок.Этапы учебного проектирования электроустановок.

Проекты можно подразделить на учебные, предусмотрен­ные программой образовательного учреждения, и промышлен­ные. Задача образовательного учреждения состоит в максимальном прибли­жении учебного проектирования к реальным промышлен­ным условиям. Поэтому процесс учебного проектирования по возможности должен включать все этапы инженерной деятельности разработчика промышленного проекта с уче­том ограничений по времени, выделенному на учебное проектирование. Учет этих ограничений производится руководителем проекта в форме регулирования объема и глубины проработки тех или иных вопросов проектиро­вания.

Различают курсовые и дипломные учебные проекты. Курсовые проекты устанавливаются учебными планами по профилирующим курсам подготавливаемой  специальности. Целью курсового проектирования является закрепление теоретических знаний по данному курсу и от­дельных важных положений по смежным дисциплинам; приобретение навыков самостоятельной работы с литерату­рой и вычислительными средствами; овладение техникой расчетов принципиальных и конструктивных схем, элемен­тами конструирования и приемами макетирования отдель­ных узлов проектируемых электроустановок; развитие творческого мышления, направляемого преподавателем- руководителем проекта и воспитание научной целеустрем­ленности в будущем технике-электрике.

Задание на курсовое проектирование может выдаваться в виде темы проекта, предусматривающей разработку электроустановки, с обязательным указанием исходных данных: условий работы и ха­рактера применения, или в виде цели, заключающейся в создании устройства опреде­ленного функционального назначения. Задание должно выполняться студентом под руководством преподавателя в соответствии с общим алгоритмом процесса проектирования и методикой проектирования.

Дипломное проектирование является заключительным этапом подготовки техника-электрика. Цель диплом­ного проектирования состоит в закреплении навыков и ка­честв, приобретенных студентами при разработке курсовых проектов и теоретическом обучении; самостоятельном вы­полнении дипломниками серьезной инженерной работы, направленной на решение актуальных научно-технических вопросов народного хозяйства, творческий подход к кото­рой открывает возможности всестороннего применения и дальнейшего углубления знаний, полученных при изуче­нии дисциплин учебного плана.

Задание на дипломное проектирование выдается в виде темы (цели), предписывающей разработку электрического устройства, си­стемы или процесса, выполняющих с заданными технико-экономическими показателями качества конкретную за­дачу в определенных условиях эксплуатации.

Кроме того, заданием предусматривается специальная часть проекта, посвященная более узкому техническому или теоретическому вопросам, связанным с разработкой про­екта, и требующая глубокой, детальной разработки. Ре­зультаты разработки специальной части зачастую должны быть подтверждены экспериментально путем изготовления макета и его испытания, а в случае теоретического исследо­вания (разработка алгоритмов, оптимизация структуры или конструкции и т. д.) необходимо осуществлять проверку работоспособности алгоритмов с привлечением ЭВМ.

Разработка дипломного проекта должна протекать в со­ответствии с общим алгоритмом процесса проектирования и предусматривает обязательную попытку студента-дипломника проявить себя в изобретательской дея­тельности, поддерживаемой и развиваемой руководителем проекта.

 

1.1.4. Этапы промышленного  проектирования электроустановок. Комплектность проектно-конструкторской документации

       Исходные данные на промышленное проектирование электроустановки устанавливаются техническим заданием (ТЗ).

Техническое задание (ГОСТ 15.001-73) на продукцию, разрабатываемую и вы­пускаемую по документации, предусмотренной стандартами ЕСКД, должно состоять из следующих раз­делов: наименование и область при­менения (использования), основание для разработки, цели и назначение для разработки, источники разработ­ки, технические требования, экономи­ческие показатели, стадии и этапы разработки, порядок контроля и приемки, приложения.

Техническое задание разрабатывают на основе исходных требований заказчика, из­ложенных в заявке, а также на осно­ве результатов выполненных научно- исследовательских и эксперимен­тальных работ, научного прогнозиро­вания, анализа передовых достиже­ний и технического уровня отечест­венной и зарубежной техники, пер­спективных типажей и систем машин, оборудования и другой техники, изу­чения патентной документации, а на продукцию, предназначенную для экспорта,— с учетом внешнего рын­ка.

Требования, включаемые в техни­ческое задание, должны основывать­ся на современных достижениях науки и техники и необходимости обеспечения опережающих показа­телей технического уровня продук­ции, а также на использовании про­грессивных изобретений и должны включать прогнозируемые показа­тели технического уровня и качества продукции, в том числе уровня стан­дартизации и унификации с учетом наиболее полного удовлетворения по­требностей народного хозяйства, на­селения и экспорта.

Техническое задание должно со­держать необходимые и достаточ­ные требования для разработки про­дукции и не ограничивать инициати­ву разработчика при поиске и выборе им оптимального решения поставленной задачи.

Техническое задание оформляют в соответствии с общими требова­ниями к текстовым конструкторским документам по ГОСТ 2.105-79 на листах формата А4 без рамки, основ­ной надписи и дополнительных граф к ней. Номера листов проставляют в верхней части листа над текстом.

Проектно-конструкторская документация в общем случае разрабатывается на нескольких этапах (ГОСТ 2.103-68): техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочая конструкторская документация.

Техническое предложение (ГОСТ 2.118-73) — совокупность конструк­торских документов, которые должны содержать технические и технико- экономические обоснования целесо­образности разработки документа­ции изделия на основании анализа технического задания заказчика и различных вариантов возможных решений изделия, сравнительной оцен­ки решений с учетом конструктивных и эксплуатационных особенностей разрабатываемого изделия и патент­ные исследования. Техническое пред­ложение содержит следующие доку­менты: чертеж общего вида, схемы, таблицы, расчеты и др. Обязатель­ными для технического предложения являются пояснительная записка и ведомость технического предложения.

Эскизный проект (ГОСТ 2.119- 73) — совокупность конструк­торских документов, которые должны содержать принципиальные конст­руктивные решения, дающие общее представление об устройстве и прин­ципе работы изделия, а также дан­ные, определяющие назначение, ос­новные параметры и габаритные раз­меры разрабатываемого изделия. В эскизный проект обязательно вклю­чается пояснительная записка, ведо­мость эскизного проекта. Кроме того, могут быть включены чертеж общего вида, теоретический и габаритный чертежи, схемы и другие документы.

Технический проект (ГОСТ 2.120- 73) — совокупность конструк­торских документов, которые должны содержать окончательные техничес­кие решения, дающие полное пред­ставление об устройстве разрабаты­ваемого изделия, и исходные данные для разработки рабочей документа­ции. В технический проект обязатель­но включаются чертеж общего вида, пояснительная записка, ведомость технического проекта. Могут быть также включены чертежи деталей, теоретические и габаритные чертежи, схемы и т. д.

Рабочая конструкторская доку­ментация (ГОСТ 2.109-73) — сово­купность конструкторских докумен­тов, которые предназначены для из­готовления и испытания опытного образца (опытной партии) изделия, изготовления и испытания установоч­ной серии. Рабочая документация на деталь обязательно содержит чертеж де­тали, а также могут быть чертежи теоретический, габаритный, упако­вочный, технические условия и дру­гие документы. Рабочая документация на сбороч­ную единицу обязательно содержит спецификацию и сборочный чертеж, могут быть также другие чертежи, схемы и текстовые документы. В комплект конструкторской до­кументации на стадиях проектной разработки (техническое предложе­ние, эскизный и технический проект) входит ведомость проекта, которая является обязательным документом. В ведомость записывают все кон­структорские документы, вновь раз­работанные для данного комплекта и примененные из других проектов и рабочей документации на ранее разработанные изделия. Ведомость проекта представляет собой таблицу, составлен­ную по специальной форме (ГОСТ 2.106-68). Запись документов произ­водят по разделам в следующей по­следовательности: документация об­щая, документация по сборочным единицам. Каждый раздел докумен­тации должен состоять из подразде­лов: вновь разработанная документа­ция, примененная документация.