Автоматизированный расчет и построение схем электроснабжения в AutoCad с применением языка программирования AutoLisp

В разработку и интеграцию САПР в области энергетики и проектирования систем электроснабжения вносят вклад такие компании, как CSoft Development, Сad Group, Autodesk, «Русская промышленная компания», «Аскон» и т. д. Продукция этих компаний, несомненно, ориентирована на конечного потребителя и создается специалистами с многолетним опытом создания программ автоматизированного проектирования, однако преимущественно является коммерческой, и сравнительно дорогой, к сожалению, среди них нет ни одной системы автоматизированного проектирования производства Казахстана. Разрабатываемый отечественный САПР позволит сократить время работы проектировщиков, сможет интегрировать в себя базы электрооборудования производителей Казахстана, производить расчеты и создавать проекты в соответствии с нормативными требованиями Республики Казахстан. Методика может найти широкое практическое применение среди проектировщиков, благодаря легкости применения.

Ключевые слова: AutoLisp, электроснабжение, САПР, проектирование, освещение, розеточная сеть.

В данной статье предложена методика автоматического построения схем электроснабжения низкого напряжения с использованием языка программирования AutoLISP, являющегося стандартным для AutoCAD.

В программе использованы элементы, созданные только стандартными средствами AutoCAD. Для этого создаем дополнительные панели управления в AutoCad, путем вызова команды: Сервис-Адаптация-Интерфейс (в различных версиях по разному.) В графе панели нажимаем новая панель инструментов, назовем ее «Расчет схемы». Для этой панели создадим несколько команд. К примеру распишем создание одной команды, для этого нажимаем создать новую программу (см. рис 1), задаем ей имя «Подключение оборудования к щиту». Также можно задать значок, и в графе Макросы пишем ^C^CmyConnectQF.

Рис. 1. Создание новых панелей инструментов в AutoCad

Это макрос созданный в Auto Lisp с заданным алгоритмом подключения одного динамического блока в AutoCad к другому, атрибут «принадлежность» (см. рис. 2)

Рис. 2. Пример кода команды «Подключение оборудования к щиту» в AutoLisp

Теперь в списке «настраиваемые команды» появится наша команда «Подключение оборудования к щиту» (см. рис 1). Перенесем ее в панель «Расчет схемы». Должна появиться новая панель «Расчет схемы» с командой «MyConnect QF» как показано на Рисунке 3.

Аналогичным образом добавляем команды «Сбор нагрузки с планов»,

«Расчет схемы», «Фазировка», «Сумма длин проводов и труб», «Сумма модулей в щите», «Подключение щитов к питающим автоматам» и т.д, прописывая макрос каждой команды задавая алгоритм работы в AutoLisp.

Рис. 3. Новая созданная панель «Расчет схемы»

Команда «Сбор нагрузки с планов» позволит собрать мощность и длину ваших групп с планов, с записью в автоматический или дифференциальный выключатель. Команда «Фазировка» выполняет фазировку однополюсных автоматов по фазам L1, L2, L3 в щите, с последующей записью результата в таблицу. Резервный автомат располагается на самой незагруженной фазе.

Команда «Сумма модулей» команда суммирует количество модулей в щите с выводом результатов в командную строку. Ширина одного модуля

=18 мм. По умолчанию в блоках в атрибуте «06_КОЛ_МОДУЛЕЙ»

Команда «Подключение щитов к питающим автоматам»: После того как щит укомплектован и рассчитаны значения (Ру — установленная мощность, Кс-коэффициент спроса, Рр — расчетная мощность) необходимо вписать эти данные в автомат который питает данный щит. Для этого после запуска команды выбираем таблицу щита (блок) с подтверждением (Enter), а потом выбираем блок автоматического выключателя и еще раз (Enter). Все значения щита занесены в автомат, при этом автоматически выбирается селективный ток автомата.

В функционал программы будут вложены шаблоны схем расчета с готовыми блоками, а так же панели «Вспомогательные модули» и «Расчет спецификации» (см. рис. 4).

Для удобства работы проектировщиков электроснабжения созданы инструментальные палитры (см. рис. 5), (вызов сочетанием клавиш Ctrl+3) с заданными блоками электрических аппаратов, которые соответствуют ГОСТ 21.614–88 «Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах» [4], а также МЭК IEC 60027 [5].

Рассмотрим подробней работу функции «Расчет схемы». На Рис.3 эта функция показана справа от кнопки «Подключение оборудования к щиту». При запуске вы увидите сообщение «Выберите автоматический (е) выключатель(и) или УЗО».

Рис. 4. Созданные панели «Расчет схемы», «Вспомогательные модули», «Расчет спецификации» в шаблоне документа с готовыми блоками элементов расчетной схемы

Программа после ввода Ру (установленная мощность), Кс (коэффициент спроса), сos f (коэффициент мощности), длины рассчитывает Рр (расчетную мощность), Ip (расчетный ток) и выбирает сечение, трубу (если указана), момент, потери, ток расцепителя, а также всю нагрузку по щиту.

В программе используются 3 типа данных:

-                   обязательные для ввода (выделены красным цветом);

-                   не обязательные (выделены синим цветом);

-                   расчетные — данные рассчитанные программой (выделены черным цветом).

Данные вводятся в атрибуты блока «QF» автоматический выключатель. Блок условно может принимать 3 вида видимости определяемые вами:

«Автомат 0.22(0.66)» или «УЗО 0.22(0.66)» стандартный режим применяется в большинстве случаев; «Автомат 0.22(0.66) до 2 потребителей»- применяется, когда нужно шлейфом или отпайкой запитать до 2 потребителей, один или два из которых могут быть резервными (пример: два двигателя 1 раб 1 рез);

«Автомат 0.22(0.66) до 3 потребителей» — применяется, когда нужно шлейфом или отпайкой запитать до 3 потребителей, один или два или три из которых могут быть резервными; (пример: три двигателя 1 раб 1 раб 1 рез);

Для расчета магистрали:

-     жилого дома питающая 1-фазный ввод в квартиры, достаточно заполнить значение атрибута 36_N (Количество квартир), далее программа рассчитает сама в соответствии с СП 31–110–2003 см. 6 раздел (расчет производится с учетом приведенной длины), для наглядности введем в атрибут 34_TEXT «Pp= х»;

Рис. 5. Палитры инструментов с готовыми блоками, соотевтсвующими МЭК IEC 60027 и ГОСТ 21.614–88

Таблица 1

Вводимые данные в автомат (динамический блок QF)

-     жилого дома питающая 3-фазный ввод в квартиры, достаточно заполнить значения атрибутов 35_PPK_S (В данном случае мощность квартиры), 36_N, далее программа рассчитает сама в соответствии с СП 31–110–2003 [6, раздел 6] (расчет производится с учетом приведенной длины), для наглядности введем в атрибут 34_TEXT «Pp= х х»;

-     помещений без конкретной технологии, достаточно заполнить значение атрибута 35_PPK_S введя значения площади, для наглядности введем в атрибут 34_TEXT «Sоб= м2». Примечание к таблице 1:

1) Вы должны вписать имя вашего щита самостоятельно (на пример ЩО4), или воспользоваться командой «Подключение автоматов к щиту»

2) Примеры вариантов записи проводника в соответствии с ГОСТ 21.608–84: ВВГнг-FRLS 3х1,5;АВВГ 3(1х6); ВВГнг-LS 4(1х70)+1х35;

ПуВ 3(1х2,5)-П20Труба может иметь один из 3 видов:

«П»-ПВХ; «Т»-стальная; «Г»-водогазопроводная.

3) Пример записи момент-потери: 1000–1,3.

Момент считается для алюминиевых или медных проводников, потери в групповых или распределительных линиях, при расчете составляет < 1,5 %, суммарные потери по объекту, как показывает статистика не превышает 2,7 %.

4) Резервную группу программа поймет, если в поле (атрибут «21_РАБ_РЕЗ» или «26_ИМЯ_ЭЛ_ПРИЕМНИКА») написать любое словосочетание с «рез».

Пример: а) «насос повышения давления (рез)»; б) «пожарный насос-резервный».

Освещение и розеточная сеть рассчитывается с учетом распределенной длины, т.е длина всей трассы умножается на 0,5 для этого в поле атрибута «26_ИМЯ_ЭЛ_ПРИЕМНИКА» или (и) «27_ТИП_НАГРУЗКИ» пишите любое словосочетание с «осв» или «роз» (пример: освещение холла, ав. осв. коридоров, розетки комнат..)

При расчете схемы номинал автомата для освещения начинается с «10 А», для всего остального с «16 А».

5) Селективный ток, атрибут «32_СЕЛЕКТИВН_ТОК_РАСЦЕПИТЕЛЯ» дает возможность задать установку питающего автомата, т.е при расчете нагрузки будет выбрана ваша установка автомата и если ток нагрузки будет больше заданного, то программа автоматически подберет нужную установку. Это актуально когда вы будете собирать нагрузки на ВРУ, для соблюдения селективности, или когда питаете двигатель с ящиком управления в котором уже установлен QF, а значение нашего автомата должно быть на ступень выше. Не пример Ррдвиг.=5,5 кВт, Cosf=0,85 Iр=9,8 А. Пределы регулирования ящика 9,5–14 А, защита 16 А. Значения автомата 20 А. Вот эти 20 А вписываем в 32 атрибут.

6) Селективное сечение дает возможность жестко задать сечение питающего кабеля, т. е. при расчете нагрузки будет выбрано ваше сечение и если потери составят более 1,5 % по вашему сечению, то программа автоматически подберет нужное исходя из типа проводника.

Это актуально когда вы будете собирать нагрузки на ВРУ. Сечение питающего проводника должно быть не менее сечения проводника в питаемом этой группой щите.

По окончанию расчетов, результат расчетов можно записать в таблицу.

В данной статье указаны только некоторые функции программы. Программа может быть использована при проектировании силового электрооборудования жилых и общественных зданий. С ее помощью можно рассчитать длины кабелей по группам в соответствии с планами, расчет автоматов по нагрузке и типу кабеля, произвести расчет схемы ВРУ или ГРЩ, так же количество модулей в щите и сумму кабелей по щиту, создана также отдельная панель формирования спецификации. Несомненно, она может ускорить и улучшить качество работы проектировщиков по электроснабжению.

Литература:

1.      Полещук Н. Н., Лоскутов П. В. «AutoLispи VisualLISPв среде AutoCAD». — СПб.: Пет ербург. 2006

2. Правила устройств электроустановок Республики Казахстан. 2008

3.      ГОСТ 21.613–88 «Силовое электрооборудование»;

4.      ГОСТ 21.614–88 «Изображения условные графические электрооборудования и проводок на планах»;

5.      МЭК IEC 60027

6.      СП 31–110–2003 «Проектирование и монтаж электроустановок жилых и общественных зданий»