ВКР. ЭМЭЭАНИУ «МЭИ» · от темы до защиты
Главная/Написать

Расчётная часть

Схемы, формулы, проверки, выбор оборудования

1. Назначение расчётной части

Расчётная часть должна доказать, что предложенное техническое решение работоспособно и соответствует ограничениям.

Для электротехники расчёт без проверки почти ничего не доказывает. Важно не только получить число, но и показать условие допустимости.

исходные данные → методика → расчет → проверка → вывод

2. Что обязательно должно быть

В расчётной части должны быть:

  • исходные данные;
  • расчётная схема;
  • принятые допущения;
  • формулы с пояснением величин;
  • подстановка числовых значений;
  • результаты с единицами измерения;
  • проверочные условия;
  • вывод после каждого существенного расчёта;
  • таблица итоговых результатов.

3. Исходные данные

Исходные данные лучше собрать в таблицы.

Пример:

Таблица 1 — Исходные данные электроприёмников
Обозначение Наименование Мощность, кВт $\cos\varphi$ КПД Режим
M1 Насос 15 0,82 0,89 S1
M2 Вентилятор 7,5 0,78 0,86 S1
M3 Компрессор 22 0,84 0,91 S3

После таблицы нужно пояснить источник данных:

Значения мощности, коэффициента мощности и КПД приняты по паспортным данным оборудования.

4. Расчётная схема

Расчётная схема должна быть до расчета.

Пример ссылки:

Расчетная схема участка сети приведена на рисунке 1.

После схемы поясните:

  • какие элементы учитываются;
  • какие параметры используются;
  • какие элементы не учитываются и почему;
  • какие режимы рассматриваются.

5. Допущения

Допущения обязательно нужны, если расчёт упрощает реальный объект.

Пример:

В расчете приняты следующие допущения: нагрузка считается симметричной, напряжение источника синусоидальным, сопротивления кабельных линий принимаются постоянными для расчетной температуры жил. Допущения соответствуют цели работы, так как анализ выполняется для установившегося режима.

6. Формулы

Формулу размещают отдельно и нумеруют, если на нее есть ссылка.

Пример:

$$ I = \dfrac{P}{\sqrt{3}\,U\cos\varphi\,\eta} $$
(1)
где $I$ — ток нагрузки, $\text{А}$;
$P$ — активная мощность, $\text{Вт}$;
$U$ — линейное напряжение, $\text{В}$;
$\cos\varphi$ — коэффициент мощности;
$\eta$ — КПД.

Единицы указывают в пояснениях, а не приписывают к буквенной формуле.

7. Подстановка чисел

После формулы покажите подстановку хотя бы для одного типового элемента.

Пример:

Для двигателя M1:
$$ I = 15\,000 / (\sqrt{3} \cdot 380 \cdot 0{,}82 \cdot 0{,}89) = 31{,}2\,\text{А}. $$

Если однотипных расчетов много, один расчёт показывают подробно, а остальные результаты сводят в таблицу.

8. Проверочные условия

Проверка должна быть после выбора оборудования или расчета параметра.

Примеры:

$$ I_{\text{доп}} \geq I_{\text{расч}} $$
$$ \Delta U \leq \Delta U_{\text{доп}} $$
$$ I_{\text{откл}} \geq I_{\text{кз}} $$
$$ S_{\text{выбр}} \geq S_{\text{расч}} $$

После условия нужен текст:

Условие выполняется, следовательно выбранное сечение кабеля обеспечивает допустимый нагрев в расчетном режиме.

9. Типовые расчеты для электротехники

В зависимости от темы могут потребоваться:

  • расчёт токов нагрузки;
  • расчёт активной, реактивной и полной мощности;
  • расчёт коэффициента мощности;
  • расчёт потерь мощности и энергии;
  • расчёт падения напряжения;
  • расчёт токов короткого замыкания;
  • выбор кабелей и шин;
  • выбор автоматических выключателей, предохранителей, контакторов;
  • выбор трансформаторов;
  • расчёт параметров двигателя;
  • расчёт КПД;
  • расчёт теплового режима;
  • расчёт переходных процессов;
  • расчёт показателей надежности;
  • расчёт компенсации реактивной мощности.

Не включайте расчёт только потому, что он "обычно бывает". Каждый расчёт должен работать на цель ВКР.

10. Выбор оборудования

Выбор оборудования оформляют через критерии.

Пример:

Автоматический выключатель выбирается по номинальному току нагрузки, отключающей способности и характеристике срабатывания. Номинальный ток аппарата должен быть не меньше расчетного тока нагрузки, а отключающая способность - не меньше расчетного тока короткого замыкания в точке установки.

Затем:

$$ I_{\text{н}} = 40\,\text{А} \geq I_{\text{расч}} = 31{,}2\,\text{А}; $$
$$ I_{\text{откл}} = 6\,\text{кА} \geq I_{\text{кз}} = 2{,}8\,\text{кА}. $$

Вывод:

Выбранный автоматический выключатель удовлетворяет условиям выбора по номинальному току и отключающей способности.

11. Итоговые таблицы

Итоги расчетов лучше сводить в таблицу.

Пример:

Таблица 3 — Результаты расчета токов нагрузки
Обозначение Мощность, кВт $\cos\varphi$ КПД Ток, А
M1 15 0,82 0,89 31,2
M2 7,5 0,78 0,86 15,0
M3 22 0,84 0,91 43,9

После таблицы:

По результатам расчёта наибольший ток нагрузки имеет электроприёмник M3, поэтому его линия является определяющей при выборе сечения кабеля и аппарата защиты.

12. Округление

Число значащих цифр согласуют с точностью исходных данных, неопределённостью результата и целью расчёта. Промежуточные значения сохраняют с дополнительными разрядами, а итог округляют после завершения вычислений.

Для однотипных величин в одной таблице применяют одинаковое число десятичных знаков, если различие не обусловлено точностью данных. Например:

  • токи можно представить с точностью до 0,1 А, если это согласуется с исходными данными и задачей;
  • для мощности выбирают 0,01 или 0,1 кВт в зависимости от масштаба и неопределённости;
  • проценты не должны создавать впечатление точности, которой нет в исходных данных;
  • коэффициенты приводят с числом знаков, достаточным для воспроизведения результата.

Не смешивайте:

31,2 А
15,034 А
43 А

в одной таблице без причины.

Калькулятор выдаёт цифры; инженер отвечает за значащие разряды.

13. Типичные ошибки

  • Нет расчётной схемы.
  • Нет исходных данных.
  • Формулы приведены без пояснений.
  • Есть формула, но нет подстановки чисел.
  • Результат без единицы измерения.
  • Нет проверочного условия.
  • Выбор оборудования не обоснован.
  • Расчеты не связаны с целью ВКР.
  • Все результаты спрятаны в приложении, а в основной части нет анализа.

14. Чек-лист