Дипломная работа: Реконструкция электротехнической части фермы КРС на 200 голов

Дипломная работа: Реконструкция электротехнической части фермы КРС на 200 голов

Реферат

В данном дипломном проекте произведено следующие:

1) Сделан анализ хозяйственной деятельности предприятия СПК «Садовод», из которого сделаны соответствующие выводы и предложения.

2) Произведена электрификация технологических процессов фермы с выбором технологического оборудования. В данном разделе приведены рисунки для пояснения текста. Разработана схема управления навозоуборочной установкой с выбором пускозащитной аппаратуры. Рассчитаны осветительные установки и произведена компоновка осветительной сети. Произведен расчет внутренних силовых сетей с выбором силового щита и кабелей.

3) Составлены графики нагрузки в зимний и летний период с наглядным изображением на двух рисунках, там же подсчитано годовое потребление электроэнергии животноводческим комплексом а также стоимость потребленной электроэнергии.

4) Произведен расчет наружных электрических сетей с выбором марок проводов, также произведен выбор комплектной трансформаторной подстанции для питания всей фермы.

5) В разделе техники безопасности сделан анализ производственного травматизма в совхозе, произведен расчет молниезащиты животноводческого комплекса с наглядным изображением схемы защиты.

6) Произведен технико-экономический расчет эффективности от внедрения выбранной системы навозоудаления по сравнению с гидравлической системой удаления навоза. Также произведен анализ экономической эффективности от внедрения новой системы электроснабжения

В конце диплома приведено заключение в котором отражена проделанная работа по дипломному проектированию, приведен список используемой литературы и содержание пояснительной записки.

Введение

В основных направлениях экономического и социального развития страны предусматривается ускорение социально-экономического развития России, интенсификация всех отраслей народного хозяйства на основе научно-технического прогресса. В создании и использовании принципиально новых видов техники и технологий предусматривается пять приоритетных направлений: электронизация сельского хозяйства, комплексная автоматизация, атомная энергетика, новые материалы и технологии их производства, биотехнология. Внедрение новых технологий, оборудования, электронных систем управления и автоматизация, а также новых форм организации труда позволит перевести сельскохозяйственное производство на высокоиндустриальную основу, превратив его в высокорентабельное и эффективное.

Актуальным вопросом научно-технического прогресса в сельском хозяйстве является создание и строительство полностью механизированных и автоматизированных объектов. Производственный цикл в них будет осуществляться автоматически без вмешательства человека, функции которого будут сводиться к контролю за работой и эксплуатации технологического оборудования.

В сельском хозяйстве возникла необходимость применения современных систем автоматического управления технологическими процессами, которые при помощи электронных вычислительных машин не только автоматически управляли бы технологическими циклами на производственных объектах, но и выбирали оптимальный вариант производства, обеспечивающий минимальные трудовые затраты, наименьшую себестоимость продукции и наилучшее её качество. В ближайшие годы предусматривают добиться, чтобы прирост потребностей в топливе и энергии на 75…80% удовлетворялся за счёт их экономии. Первоочередные задачи энергетической программы в системе сельскохозяйственного производства следующие:

1) Экономия топлива и энергии во всех сферах хозяйства, прежде всего за счёт совершенствования технологии производства, создания и внедрения энергосберегающего оборудования, машин и аппаратов, сокращение всех видов энергетических потерь и повышения уровня использование вторичных энергоресурсов.

2) Замещения в хозяйстве нефтепродуктов природным газом и другими энергоносителями.

3) Экономия энергии путём рационального её использования и оптимальной загрузки оборудования.

Потребители электрической энергии в сельской местности разбросаны по значительной территории. В связи с этим плотность электрической нагрузки сельских электрических сетей небольшая. Она составляет порядка 5…10квт/км², а иногда может достигать 15…20квт/км². Поэтому сельские электрические сети имеют большую протяженность.

На огромной территории нашей страны есть, районы куда подводить сети единой энергетической системы экономически невыгодно. Там сооружают современные сельские электростанции мощностью порядка 1000 квт. и более, дизельные с полной автоматизации работы, а также гидравлические. В мире отмечается повышенный интерес к использованию нетрадиционных возобновляемых источников, к которым относят ветроэлектрические станции, гелиостанции, гидравлические, биоэлектрические станции работающие на отходах сельскохозяйственных предприятий и другие. Доля к нетрадиционным возобновляемым источникам электроэнергии (НВИЭ) в мировом топливо-энергетическом балансе мира составляет около 20%. В России также имеются возможности получения электроэнергии от НВНЭ. Интенсивно ведутся, научно-исследовательские работы в этом направлении и предполагается, что в будущем для электроэнергии полученная таким способом в России составит до 10%.

Электрические нагрузки в сельском хозяйстве постоянно меняющаяся величина: подключаются новые потребители, растёт нагрузка на вводе в дома. Если электрическая нагрузка увеличиваеся, то пропускная способность электрических сетей становится недостаточной и появляется необходимость в их реконструкции. При этом часть воздушных линий заменяют подземными кабелями. При реконструкции широко внедряются мероприятия по повышению надёжности электроснабжения сельских потребителей, которая ещё далеко не совершена.

1. Краткая характеристика хозяйства

Совхоз «Быструшенский» организован в 1959 году, и главным направлением производственной деятельности было возделывание с/х культур и развитие животноводства. В 1999 году был переорганизован в ООО «Быструшенский». Расположен в центральной части сельскохозяйственной зоны Тюменской области.

Центральная усадьба-село Прогресс, находится в 7 километров от районного центра-города Ялуторовска. До областного центра-города Тюмени 65 километров.

Основное направление ООО «Быструшенский» молочное. В хозяйстве имеется 2 фермы на 200 голов крупно рогатого скота. Транспортная связь с пунктом сдачи осуществляется по одной дороге: асфальтной от центральной усадьбы до районного цента. Расстояние до железно дорожного сообщения 3 километра. Как продукция животноводства так и растениеводства продается хозяйством через райцентр.

Мясо через Ялуторовский мясокомбинат.

Молоко через АОЗТ «Ялуторовскмолоко» (МКК).

Зерно через Ялуторовский комбинат хлебопродуктов.

Материальное обеспечение хозяйства осуществляется объединением «Агропромснаб» и находится в Ялуторовске. Ремонт зерноуборочных комбайнов и тракторов производится в Бердюжском ремонтно тракторном парке, ремонт автомобилей на Ялуторовском автомоторном предприятии.

Территория хозяйства расположена в теплом умерено - увлажненном агротехническом районе Тюменской области. Климат резкоконтенинтальный, холодный, продолжительная зима и ранние осенние заморозки. Эти условия приходятся учитывать при подборе зерновых, промаслинных и других видов культур. В течении года на территории хозяйства преобладают западные и юго-западные ветры со средней скоростью 6 метров в секунду. Осадков выпадает с избытком, хотя в отдельные годы бывают засухи и суховеи.

Таблица 1 - Показатели характеризующие размер предприятия

Стоимость товарной продукции в 2008. увеличилась на 23,9% по сравнению с 2005 годом, а в сравнении с 2007. в 2008году выпуск валовой и товарной продукции снизился. Земельная площадь в хозяйстве осталась неизменной. Стоимость основных производственных фондов увеличилась за все три анализируемых года. В хозяйстве наблюдается снижение численности работников и уменьшение расхода энергетических мощностей. В целом предприятие работает стабильно, т.к. увеличивается стоимость товарной продукции и основных производственных фондов.

Товарная продукция это та часть продукции которая реализуется непосредственно на рынке сбыта. Структура товарной продукции это отношение стоимости отдельных видов продукции к общей стоимости.

Таблица 2 - Состав и структура товарной продукции

Наибольший удельный вес в структуре товарной продукции за все 3 года занимает производство молока, продукция растениеводства идёт на втором месте. Товарная продукция крупно рогатого скота занимает третью позицию в удельном весе.

Продукция собственного производства, реализуемая в переработанном виде занимает наименьший удельный вес по отношению к лидирующим отраслям. Товарная продукция подсобных промыслов и переработанного покупного сырья присутствует лишь в 2006 году, затем производство данных видов продукции было приостановлено. Наибольшее количество продукции пшеницы было получено хозяйством в 2007г, а наименьшее количество в 2006г. Наибольшую товарную продукцию хозяйство получило в 2007 году а наименьшую в 2006 году Данное предприятие специализируется в основном на продукции животноводства, т.к. молоко и мясо К.Р.С. доминируют в структуре товарной продукции в качестве дополнительной отрасли выступает продукция растениеводства, которая направлена в основном на производство пшеницы.

Таблица 3 - Состав и структура работников по категориям

Наибольший удельный вес в структуре работников за все три года занимают постоянные рабочие. Сезонные рабочие в 2006 и 2007 году в удельном весе по категориям занимают 29 и 25,2 % соответственно уступая лишь постоянным рабочим, а в 2008 году их поток значительно сократился. Служащие, куда входят руководители и специалисты занимают относительно небольшой удельный вес. На предприятии идёт уменьшение количество работников с каждым годом. Такая тенденция наблюдается как и у обычных работников занятых в с/х так и у руководителей и специалистов.

Труд это целесообразное деятельность человека направленное на видоизменение и приспособления предметов для удовлетворения своих потребностей. Основные показатели трудовых ресурсов это коэффициент трудообеспечинности, использование годового фонда рабочего времени, среднесписочная численность работников, среднегодовая численность работников.

Таблица 4 - Использование годового фонда рабочего времени

Трудообеспечиность в 2006г и 2007г составила 64,8% и лишь увеличилась в 2008году и составила 92,3%. Это объясняется снижением потока временных рабочих. 100% использования фонда рабочего времени наблюдается в 2008 году, по составленным годам коэффициент не перешагнул 100% барьер. Нормативный фонд рабочего времени был перерасходован в 2008 году, в 2006 году происходят потери нормативного времени.

Производительность труда это способность конкретного труда человека производить определенное количество потребительских стоимостей в единицу времени. Учет совокупных затрат труда в рабочем времени является основой для определения стоимости сельхоз продукции.

Таблица 5 - Результаты расчетов показателей производительности труда

Наибольшая стоимость валовой продукции наблюдается в 2007г и составляет 8532 тысяч рублей. В хозяйстве идет увеличение затрат труда на производство зерна и мяса, а затраты труда на производство молока снижается, для уменьшения показателя трудоемкости нужно проводить автоматизацию и механизацию технологических процессов. В целом производительность труда в 2008 году увеличивается по отношению к 2006 году и уменьшается по отношению к 2007 году. Для увеличения производительности труда нужно: повышать интенсивность использования основных фондов, углублять специализацию и усилить концентрацию производства, внедрять ресурсосберегающие и прогрессивные технологии, улучшать организацию труда и повышать его интенсивность.

Фонды предприятия делятся на основные и оборотные, которые различаются разницей способа перемещения их стоимости на вновь созданный продукт. Оборотные фонды это те фонды которые свою стоимость на себестоимость продукции переносят полностью. Основные производственные фонды это те средства производства которые свою стоимость на себестоимость продукции переносят по частям в виде амортизационных отчислений.

Таблица 6 - Оснащенность предприятия фондами и их эффективность

В хозяйстве идет снижение показателя энергообеспеченности вследствие снижения машина тракторного парка, увеличение энерговооруженности объясняется снижением количества работников. Наибольшая фондоотдача наблюдается в 2007 году. Наибольшая рентабельность вышла в 2007 году и составила 14,2%, наименьшая была в 2006 году и составила всего 0,02%. Оснащенность предприятия энергетическими мощностями снижается. В целом по хозяйству основные производственные фонды используются эффективно, т.к. их стоимость увеличивается с каждым годом.

От того, как будет реализована продукция зависит нормальное функционирование производства. При производстве продукции нужно стремится к снижению материальных затрат чтобы в итоге себестоимость продукции была ниже ее рыночной стоимости. Основными показателями при реализации являются прибыль и уровень рентабельности. Прибыль это выручка от реализованной продукции без затрат на ее производство выраженная в денежной форме. Уровень рентабельности это процентное отношение прибыли к выручке полученной при реализации определенного вида продукции.

Таблица 7 - Финансовые результаты от реализации продукции

Предприятие выгодно реализовало продукцию зерна и молока, прибыль соответственно составила 230 и 477 тысяч рублей, а продукция мяса была продана со значительно меньшей стоимостью чем ее себестоимость и убыток составил 166 тысяч рублей. Прибыль вышла больше плана лишь по продукции зерна по остальным видам продукции фактическая прибыль ниже запланированной. В целом хозяйство сработало рентабельно, т.к. прибыль составляет более значительную часть чем убыток полученный при реализации мяса. Для того, чтобы производство было более рентабельным нужно увеличивать производительность труда, снижать себестоимость продукции и искать более выгодные рынки сбыта.

2. Электрификация технологических процессов фермы

Комплексная электрификация и механизация технологических процессов животноводческих ферм заключается в применении систем машин и механизмов, связанных между собой технологической взаимосвязью и производительностью и охватывает весь комплекс работ по созданию определенного вида продукции или выполнении определенного процесса. Она обеспечивает лучшее использование средств, внедрение интенсивных технологий производства продукции животноводства, резкое повышение производительности труда, способствует ликвидации различий между умственным и физическим трудом. В основу систем машин для комплексной механизации и автоматизации животноводства закладываются пути по увеличению производства высококачественной продукции, росту производительности труда, улучшение условий труда и др.

3. Выбор технологии содержания животных

По способу содержания различают две основные системы: со свободным выходом животных за пределы здания, в котором они размещаются, и с ограниченным перемещением животных в здании. Существенное влияние на выбор системы содержания животных оказывают природно-климатические условия, вид и половозрастные особенности животных, тип, размер и направление хозяйства, а также другие факторы.

Принимаем привязное содержание коров. Содержание коров стойлово-пастбищное, привязное, в стойлах размерами 1,9·1,2 м. Для привязи предусмотрено стойловое оборудование ОСК-25А с групповым обвязыванием животных. Стойла располагаются в четыре ряда, образуя два кормовых проезда шириной 2,25 метров и три навозных прохода: два пристенных шириной 1,8 метра и один в середине здания шириной 2,28 метра (между окончаниями стойл). В одном непрерывном ряду размещается 25 коров.

В зимнее время в течении дня при благоприятных погодных условиях возможна организация прогулок коров продолжительностью не менее 2 часов на выгульных площадках с твердым покрытием из расчета 8 м² на одну голову.

Кормление коров зимой предусмотрено в здании из стационарных кормушек кормосмесями в состав которых входят: сено, силаж, корнеплоды, концентраты, и минеральная подкормка.

В летний период коровы пасутся на пастбище с организацией подкормки из зеленого корма и концентратов.

Поение скота водой предусмотрено из индивидуальных поилок ПА-1А, установленных из расчета одна поилка на две головы.

Технология содержания животных предусматривает использование подстилки (соломенной резки) в течении года из расчета 0,5 килограмм в сутки на одну голову. Годовая потребность в подстилке 365 центнеров.

Выбор технологического оборудования.

Выбор системы для удаления навоза.

Уборка навоза - трудоемкий процесс, который занимает в производственном цикле ферм и комплексов значительное время. Поэтому создание устройств, обеспечивающих автоматическое управление навозоуборочных устройств, в животноводческих помещениях -важная задача.

Существуют следующие системы уборки навоза: гидравлическая система уборки навоза, где навоз поступает в навозоприемный канал, затем поступает в магистральный канал предназначенный для самотечной транспортировке навоза к сборнику, после чего насосами перекачивается к месту хранения. Также существуют мобильные навозоуборочные средства, где на транспортное средство навешивается агрегат для уборки навоза и затем транспортируют к месту хранения. Наибольшее

распространение на животноводческой ферме получили скребковые транспортеры кругового движения, которые при помощи скребков прикрепленных к цепи перемещают навоз по специальным каналам и подают его в транспортные средства. Для уборки навоза на ферме применяем именно эту систему, т.к. она проста и удобна в эксплуатации, не требует больших затрат в процессе ее монтажа, имеет приемлемый расход электроэнергии и поэтому получила широкое распространение.

Для уборки навоза на ферме принимаем и 2 вертикальных и 2 горизонтальных навозоуборочных транспортеров кругового движения ТСН-160 каждый из которых может обслуживать 100 голов крупно рогатого скота.

Таблица 8 - Технические данные ТСН-160

ТСН-160 состоит из горизонтального и наклонного транспортера. Горизонтальный транспортер при помощи скребков прикрепленных к цепи перемещает навоз по специальным каналам из помещения к наклонным транспортерам, которые подают его в транспортное средство. Сначала включается наклонный транспортер, затем горизонтальный. Отключают их в обратной последовательности. После отключения горизонтального транспортера, наклонный отключают через промежуток времени, достаточный для освобождения его от навоза.

Для определения время работы данной установки определяем суточный выход навоза.

mсут=N·m=200·50=10000кг/с=10т/ч(3.1)

где, N-количество животных.

m-суточный выход навоза от одного животного стр139 таблица 37 [л-1]

Анализ состава навоза животноводческих ферм показал, что в нем содержится до 20-95% технической воды, подстилки 12-18%, остатки кормов 8-12%, грунта и прочих примесей до 19%.

Суточный выход навоза с учетом содержимого прочих примесей.

mобщ=kn·mсут=1,2·10=12т/с (3.2)

где, kn-поправочный коэффициент, учитывающий подстилку и остатки корма, принимают равным (1,1-1,25) стр56 (л-1)

Время уборки навоза.

t=mобщ/Q·N=12/5·2=1,2ч (3.3)

где, Q-производительность одного транспортера,т/ч (для ТСН-160 Q=5т/ч[л-1])

N-количество транспортеров

Выбор оборудования для доения коров

Доение коров - одно из наиболее трудоемких процессов. Машинное доение облегчает работу людей и повышает производительность труда. В зависимости от системы содержания животных и применяемых установок можно снизить затраты труда по сравнению с ручным доением в 2…5 раз, что уменьшает потребность в рабочей силе.

Различают два способа машинного доения: отсос при помощи вакуума и механическое выжимание. Последний способ, как подражательный ручному доению разработан неудовлетворительно и практически не применяется. При доении вакуумом молоко при помощи вакуума отсасывается из вымени коровы и затем поступает в доильную емкость после чего фильтруется, охлаждается и перекачивается в резервуар для хранения молока. Выбираем вакуумный способ машинного доения, т.к. он более автоматизирован и имеет значительное преимущество по сравнению с механическим выжиманием.

Для доения коров на животноводческой ферме принимаем установку вакуумного доения АДМ-8 в варианте расчитанном на 200 коров.

Необходимая подача вакуум насоса доильной установки.

Qп=k·g·n=2,5·1,8·12=54 м³/ч (3.4)

где, k=2…3 стр.207 (л-2) - коэффициент учитывающий неполную герметизацию системы.

g-расход воздуха 1 доильным аппаратом (g=1,8 табл 13.1 стр 204 [л-2])

n-число доильных аппаратов в установке.(n=12 табл 13.1 стр204 [л-2])

Выбираем вакуум насос УВУ-60/45 с подачей вакуума 60 м³/ч

Таблица 9 - Технические данные АДМ-8 2 комплектации

Технологический процесс установки протекает в таком порядке: пуск установки подготовка животных к доению, включение доильных аппаратов, постановка их на вымя, доение, отключение аппаратов после машинного додоя и перенос его на следующее рабочее место. Полученное молоко по молокопроводу проходит в молочную, где фильтруется, охлаждается и перекачивается в резервуар для хранения молока. Т.к. в комплект поставки не входят холодильная машина и резервуар охладитель то их выбираем отдельно.

Продолжительность работы вакуумных насосов в течении дойки.

tд=0,88N/Q·n+Δt=0,88·200/25·4=2,1ч (3.5)

где, N-число коров (0,88N число дойных коров)

Q-производительность оператора машинного доения (Q=25 стр. 204 [л-2])

n-число операторов (n=4 табл. 13.1 стр204 (л-2))

Δt=0,3…0,4ч - продолжительность промывки молокопровода стр.204 [л-2]

Выбор резервуара для хранения молока

Резервуар предназначен для сбора и охлаждения молока. Для доильной установки АДМ-8 рекомендуется применять танки-охладители ТОВ-1 или ТО2 и поэтому выбираем танк охладитель ТО-2 емкостью 2000л, предназначенный для хранения молока на фермах с поголовьем 200 коров. Может работать с доильными установками всех типов. Состоит из емкости прямоугольной формы с двойными стенками, наклонным днищем в сторону сливного крана, фильтра молока, мешалки с электродвигателем и редуктором, через отверстия полого вала которого разбрызгивается моющая жидкость, промывочного устройства включающего вихревой самозасасывающий насос ВКС-2/46.В качестве хладоносителя используют воду из водопровода или воду охлаждаемую холодильной установкой.

Таблица 10 - Технические характеристики ТО-2

Выбор холодильной установки

Охлаждение - важнейший способ сохранения качества и удлинение сроков сохранности сельскохозяйственных продуктов, замедляющий протекания в них биологических процессов. Холодильные машины и установки широко применяются на прифермских молочных, предприятиях переработки сельскохозяйственной продукции, в хранилищах картофеля, овощей, фруктов. Охлаждение основано на переносе теплоты от охлаждаемой среды с нижним температурным уровнем к окружающей среде. Этот же принцип можно использовать для нагрева материалов и сред.

В обоих случаях происходит изменение (трансформация) температурного потенциала предмета труда: при охлаждении - понижение, а при нагреве - повышение. Устройства, осуществляющие перенос теплоты от среды с более низкой температурой к среде с более высокой температурой, называют трансформаторами теплоты. В зависимости от целей процесса один и тот же трансформатор теплоты может охлаждать рабочую среду, либо нагревать или одновременно охлаждать одну среду и нагревать другую.

Т.к. в основном для получения холодоносителя для охлаждения молока в танке охладителе ТО-2 применяют холодильную установку МХУ-8С, а также ее рекомендуют применять совместно с доильной установкой АДМ-8, то выбираем именно ее.

МХУ-8С предназначена для получения искусственного холода, который используется для охлаждения циркулирующей воды в молочных охладителях в стационарных условиях. Состоит из бака аккумулятора холода и машинного агрегата представляющий собой компрессор с электродвигателем, конденсатора обдуваемого потоком воздуха с помощью вентилятора, на конденсаторе установлено термореле управляющие электродвигателями приводящими в действие компрессор и вентилятор. Водяной центробежный насос поставляется отдельно, поэтому бак аккумулятор холода снабжен дополнительным патрубком для присоединения всасывающего патрубка насоса.

Таблица 11 - Технические данные МХУ-8С

Таблица 12 - Выбранное технологическое оборудование

Выбор технологического оборудования на 2 животноводческом комплексе аналогичен и поэтому его не приводим.

Расчет электроприводов

Расчет электропривода новозоуборочного транспортера ТСН-160.

При выборе электродвигателя для горизонтального транспортера определяют

максимальную возможную нагрузку в начале уборки и по условиям пуска находят достаточный пусковой момент и мощность электродвигателя.

Усилие транспортной цепи при работе на холостом ходу.

Fx=m·g·l·fx=8,8·9,81·0,5=6,9 кН(3.6)

m-масса 1 метра цепи со скребками (m=8,8 стр.198 (л-2))

g-ускорение силы тяжести (g=9,81 стр.198 (л-2))

fx-коэффициент трения цепи по деревянному настилу (fx=0,5 стр.198 (л-2)) l-длина цепи (l=160 стр. 97 (л-1))

Усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления трения навоза о дно канала при перемещении навоза по каналу.

Fн=mн·g·fн=1,5·9,81·0,97=14,2 кН(3.7)

где, mн-масса навоза в канале приходящееся на одну уборку.

mн=mобщ/z=6/4=1,5

где, mобщ-общий суточный выход навоза на ферме, т.к выбрано 2 горизонтальных транспортера а общий выход навоза в предыдущих расчетах составил 12 тонн, то на 1 транспортер приходится 6 тонн навоза.

Z - число уборок навоза в сутки.

Fн - коэффициент трения навоза о дно канала (fн=0,97 стр.198 [л-2])

Усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления трения навоза о боковые стенки канала.

Fб=Рб·fн=7,3·0,97=7,1 кН(3.8)

где, Рб-давление навоза на боковые стенки канала, принимают равным 50% общего веса навоза стр198 (л-1)

Рб=mн·g/2=1,5·9,81/2=7,3

Усилие на преодоление сопротивления заклинивания навоза, возникающего между скребками и стенками канала.

Fз=l·F1/а=160·15/0,46=5,2 кН(3.9)

где, F1=15 Н стр.198 (л-2) усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления заклинивания, приходящейся на один скребок

а=0,46м стр198 (л-2) расстояние между скребками

Общее максимальное усилие, необходимое для перемещения навоза в канале, когда весь транспортер загружен.

Fmax=Fн+Fб+Fз+Fх=6,9+14,2+7,1+5,2=33,4 кН(3.10)

Момент сопротивления приведенный к валу электродвигателя при максимальной нагрузке.

Мmax=Fmax·V/(ω·ηп)=33400·0,18/(157·0,75)=51,3 Н·м

где, V-скорость движения скребков горизонтального транспортера, м/с (V=0,18 м/с (л-2))

ω-угловая скорость электродвигателя, для расчета принимаем двигатель с 2 парами полюсов.

Момент трогания от максимального усилия сопротивления.

Мт.пр.=1,2·Мmax=1,2·51,3=61,5 Н·м(3.11)

Требуемый момент электродвигателя.

М=Мт.пр./k²·μ-0,25=61,5/(1,25)²·2-0,25=21,9 Н·м(3.12)

где, μ-кратность пускового момета (для электродвигателей мощностью до 10 кВт μ=2 стр.199 (л-1))

Необходимая мощность электродвигателя.

Р=М·ω=21,9·157=3500 Вт=3,5кВт(3.13)

Выбор мотор редектора.

Частота вращения приводного вала.

n=60V/D=60·0,18/0,32=33,7 об/мин(3.14)

где, V-скорость движения скребков горизонтального транспортера, м/с

D-диаметр звезды

Предполагается выбор редуктора с двигателем, у которого n=1400 об/мин

Требуемое передаточное отношение редуктора.

iпер=nд/nв1400/33,7=41,5(3.15)

Время работы электропривода 1,2 часа в сутки, при спокойной безударной нагрузки и 4 включения в час.

Коэффициент эксплуатации.

F.S.=ƒв·ƒа=0,8·1=0,8(3.16)

где, ƒв-коэффициент, зависящий от характера нагрузки и продолжительности работы привода в сутки (при безударной нагрузке и времени работы 1,2 часа в сутки ƒв=0,8 стр.6 [л-3]

ƒа-коэффициент, зависящий от числа включений в час (при 4 включениях в час ƒа=1 стр.5 [л-3])

Выбираем мотор редуктор серии 7МЦ2-120 n2=32об/мин F.S.=1,1 iпер=46 М2=1185 Н·м укомлектованном электродвигателем серии RA112М4 с Рн=4кВт n=1400об/мин ηн=85,5% Кiп=2,2 Кimax=2,9 Iн=9А cosφ=0,84, у данного привода выполняется условие F.S.при.>F.Sрасч

Расчет электропривода наклонного транспортера

Мощность двигателя наклонного транспортера рассчитывается по следующей формуле.

Р=Q/367ηр·(L·f+h/ηт)=5/367·0,72(15,7·1,3+5,7/0,6)=1,32(3.17)

где, Q-производительность транспортера, т/ч

ηр-КПД редуктора (ηр=0,72 стр.203 (л-2))

L-горизонтальная составляющая пути перемещения груза.

L=l·cosα=16,9·cos20º=15,7м(3.18)

где, α-угол наклона.

l-длина подъема, м

h-высота подъема, м

h=l·sinα=16,9·sin20º=5м(3.19)

f-коэффициент сопротивления движению (f=1,3 стр.203 (л-2))

Выбор мотор редуктора наклонного транспортера

Частота вращения приводного вала.

n=60·V/D=60·0,72/0,32=135об/мин(3.20)

где, V-скорость движения скребков наклонного транспортера, м/с

D-диаметр звезды

Предполагается выбор редуктора с двигателем у которого n=1400 об/мин.

Требуемое передаточное отношение редуктора.

iпер=nд/nв=1400/135=10,3(3.21)

Коэффициент эксплуатации электропривода наклонного транспортера.

F.S.=ƒа·ƒв=1·1=1(3.22)

Т.к. электропривод работает с умеренной нагрузкой, то ƒв=1 стр.6 (л-3), число включений в час аналогично приводу горизонтального транспортера и поэтому ƒа=1

Выбираем мотор редуктор 7МЦ2-75 у которого iпер=10 М2=135 Н·м

n2=138 об/минF.S.=3 укомплектованном электродвигателем RA90L4 с nном=1410об/мин η=78,5% cosφ=0,8 Iн=4А Кiп=2,3 Кimax=2,8 КiIп=5,5, у данного привода выполняется условие F.S.при.>F.S.расч

Расчет электропривода вакуумных насосов доильной установки

Для нормальной работы доильных установок в ваккум-проводе должен

поддерживаться ваккум 50000 Па (380 мм рт.ст.). В предыдущих расчетов для доильной установки был выбран ваккум-насос марки УВУ-60/45 с подачей Q=60м³/ч и ваккумом р=10,8 Н/м²

Необходимая мощность электродвигателя для ваккум-насоса

Р=Q·р/1000·ηн·ηп=60·10,8/1000·0,25·0,72=3,7 кВт(3.23)

где, Q-подача ваккума насосом

р-давление ваккума

ηп-КПД передачи (ηп=0,72 стр.207 (л-2))(3.24)

ηн-КПД ваккум насоса (ηн=0,25 стр207 (л-2)) (3.25)

Для ваккум-насоса УВУ-60/45 выбираем электродвигитель серии RA112М4 с н=4кВт n2=1430 об/мин η=85,5 КiIп=9 Кiп=2,2 Кimax=2,9

Дальнейший расчет не приводим сводя выбранные электродвигатели в таблицу.

Таблица 13 - Выбранные электродвигатели для электроприводов

Расчет отопления и вентиляции

В воздушной среде производственных помещений, в которых находятся люди животные, оборудование, продукты переработки всегда есть некоторое количество вредных примесей, а также происходит отклонение температуры от нормированных значений, что отрицательно влияет на состояние здоровья людей, продуктивность животных, долговечность электрооборудования.

Вентиляциооные установки применяют для поддержания в допустимых пределах температуры, влажности, запыленности и вредных газов в воздухе производственых, животноводческих и других помещений.

Уравнение часового воздухообмена по удалению излишнего содержания углекислоты.

1,2·C+L·C1=L·C2(3.26)

где, 1,2 - коэффициент учитывающий выделение углекислоты микроорганизмами в подстилке.

С - содержание СО2 в нужном воздухе, л/м³, для сельской местности С1=0,3л/м3,[ л-1],

L-требуемое количество воздуха, подаваемое вентилятором, чтобы обеспечить в помещении допустимое содержание СО2 м³/ч,

С2 - допустимое содержание СО2 в воздухе внутри помещения, л/м³, принимаем по таблице 10.2, стр157, С2=2,5 л/м³, (л-2).

Определяем количество углекислого газа, выделяемого всеми животными.

С=С`·п=110·200=22000 л/ч.(3.27)

где, С` - количество СО2 выделяемого одним животным, л/ч, по таблице 10.1.

принимаем С`=110л/ч [л-1],

п - количество поголовья животных, 200голов.

Требуемое количество воздуха подаваемого вентилятором.

L=1,2·С/(С2-С1)=1,2·22000/(2,5-0,3)=12000 м³/ч(3.28)

Расчетная кратность воздухаобмена.

К=L/V=12000/4057=3(3.29)

V-объем вентилируемого помещения, равняется 4057м³

L-требуемое количество воздуха, подаваемого вентилятором

Часовой воздухообмен по удалению излишней влаги.

Lи=1,1·W1/(d2-d1)=1,1·28600/(7,52-3,42)=5200 г/м³(3.30)

где, W1-влага выделяемая животными внутри помещения

d2-допустимое влагосодержание воздуха.

d1-влагосодержание наружного воздуха

Влага выделяемая животными

W1=w·N=143·200=28600 г/ч(3.31)

где, w-влага выделяемая одним животным w=143 г/ч стр75(л-1)

N-количество животных

Допустимое влагосодержание внутри помещения

d2=d2нас·φ2=9,4·0,8=7,52 г/м³(3.32)

где, d2нас-влагосодержание насыщенного воздуха внутри помещения при оптимальной температуре +10ºС по табл.10.3 (л-2) d2нас=9,4 г/м³

φ-допустимая относительная влажность внутри помещения, по табл. 10.2 (л-2) φ=0,8

Влагосодержание наружного воздуха.

d1=d1нас·φ=3,81·0,9=3,42(3.33)

где, d1нас-влагосодержание насыщенного наружного воздуха

φ-относительная влажность наружного воздуха.

Т.к. сведений значений расчетной температуры и относительной влажности наружного воздуха нет то ориентировочно расчетную температуру наружного воздуха можно принять равной -3ºС и при такой температуре d1нас=3,81 φ=0.9

Давление вентилятора.

Р=Рд+Рс=105,6+1154,9=1260,5 Па(3.34)

где, Рд и Рс-динамические и статические составляющие давления вентилятора.

Динамическая составляющая давления

Рд=ρ·V²/2=1,25·13²/2=105,6 кг/м³(3.35)

где, ρ-плотность воздуха

V-скорость воздуха, м/с V=10…15м/с (л-1)

Определяем плотность воздуха.

ρ=ρ0/(1+α·U)=1,29/(1+0,003·10)=1,25кг/м³(3.36)

где, ρ0-плотность воздуха при 0ºС ρ0=1,29 кг/м³ стр34 [л-1]

U-температура воздуха

α-коэффициент учитывающий относительное увеличение объема воздуха при

нагревание его на один градус α=0,003 стр.35 [л-1]

Статическая составляющая давления.

Рс=l·h+Рм=66,8·1.8+1035,1=1154,9 Па(3.37)

где, Lh-потеря давления, затрачиваемое на преодоление трения частиц воздуха о стенки трубопровода.

l-длина трубопроводов, равная 66,6м

h-потери давления на 1 метр трубопровода, Па/м

Рм-потери давления затрачиваемое на преодоление местных сопротивлений.

Потери напора на 1 метре трубопровода.

h=64,8·V ·/d ·(ρ/1,29) =64,8·13· /750 ·(1,25/1,29) =1,8 Па/м(3.38)

где, V-скорость воздуха в трубопроводе, м/с

d-диаметр трубопровода

d=2·а·в/(а+в)=2·1000·600/(1000+600)=750 мм(3.39)

где, а и в стороны прямоугольного сечения трубопровода а=1000мм в=600мм (л-5)

Потери напора в местных сопротивлениях.

Рм=Σξ·Рд=Σξ·ρ·U²/2=9,8·1,25·13²/2=1035 Па/м(3.40)

где, ξ-коэффициент местного сопротивления, Σξ=9,8 стр.75(л-2)

Вентилятор подбираем по их аэродинамическим характеристикам. По наибольшему значению L и расчетному значению Р.

С учетом равномерного распределения вентиляторов в коровнике выбираем вентилятор Ц4-70 с подачей L=6000 м³/ч, при давлении 630 Па.

Ц4-70 N5 n=1350 об/мин η=0,8

Определяем число вентиляторов.

n=L/Lв=12000/6000=2(3.41)

где, Lв - подача воздуха одним вентилятором.

Принимаем 2 вентилятора один из которых будет располагаться в начале здания другой в конце здания.

Масса воздуха проходящего через вентилятор.

m1=ρ·S·V=1,29·0,6·13=10 кг/с(3.42)

где, ρ-плотность наружного воздуха, ρ=1,29кг/м³ стр45(л-1)

S-площадь сечения трубопроводов S=0,6м² стр45(л-2)

Полезная мощность вентилятора.

Рпол=m1·V²/2=10·13²/2=845Вт(3.43)

Мощность электродвигателя для вентилятора.

Р=Q·Р/1000·ηв·ηп=1,6·630/1000·0,8·0,95=1,3 кВт(3.44)

где, Q-подача вентилятора Q=1,6м³

Р-давление создаваемое вентилятором Р=630Па

ηв-КПД вентилятора ηв=0,8

ηп-КПД передачи ηп=0,95, для ременной передачи стр80 (л-1)

Расчетная мощность двигателя для вентилятора.

Рр=Кз·Р=1,15·1,3=1,5 кВт(3.45)

где, Кз - коэффициент запаса Кз=1,15 стр80(л-1)

Для вентилятора выбираем электродвигатель серии RA100L4 с Рн=1,5 кВт Iн=4А

Расчет калорифера.

Определяем мощность калорифера.

Рк=Qк/860·ηк=16191/860·0,9=20,9 кВт(3.46)

где, Q-требуемая калорифера, ккал/ч

ηк-КПД установки ηк=0,9

Теплопередачу установки находят из уравнения теплового баланса помещения.

Qк+Qп=Qо+Qв(3.47)

отсюда

Qк=Qо+Qв-Qп=114744+26047-124600=16191 ккал/ч

где, Qо - теплопотери через ограждения, ккал/ч

Qв - тепло уносимое с вентилируемым воздухом

Теплопотери через ограждения

Qо=ΣК·F·(Vп·Qм)=8·2049·(10-3)=114744 ккал/ч(3.48)

где, К-коэффициент теплопередачи ограждения, ккал/ч К=8 (л-2)

F-площадь ограждений, м² F=2049 (л-3)

Uп - температура воздуха, подведенная в помещение, Uп=+10ºС

Uн - расчетная температура наружного воздуха, Uнм=-3ºС

Тепло, уносимое с вентилируемым воздухом.

Qв=0,237·ν·V(Qп-Uм)=0,239·1,29·12171·(10-3)=26047 ккал/ч(3.49)

где, ν - плотность воздуха, принимаемая равной 1,29 кг/м³ стр.56 (л-1)

V - объем обогащаемого воздуха за 1 час

V=Vп·Коб=4057·3=12171м³(3.50)

где, Vп - объем помещения равный 4057м³

Коб - часовая кратность воздухообмена

Тепловыделение в помещение

Qп=g·N=623·200=124600 ккал/ч(3.51)

где, g-количество тепла выделяемого одним животным за 1 час, для коров весом до 500 кг g=623 ккал/ч стр89 (л-1)

N-число коров.

Считаем, что в каждую фазу включены по два нагревательных элемента.

Определяем мощность одного нагревательного элемента.

Рэ=Рк/μ·n=10,4/3·2=1,6 кВт(3.52)

где, n - число нагревателей.

μ - число фаз.

Рабочий ток нагревательного элемента

Iраб=Рэ/Uф=1,6/0,22=7,2 А(3.53)

где, Uф - фазное напряжение.

Принимаем 6 ТЕН мощностью 2 кВт: ТЕН-15/0,5 Т220.

Принимаем 2 калорифера СФОЦ-15/0,5Т один из которых устанавливаем в начале комплекса другой в конце.

Таблица 14 - Технические данные калорифера

Расчет осветительных установок

Свет является одним из важнейшим параметром микроклимата. От уровня освещенности, коэффициента пульсации светового потока зависит зависит производительность и здоровье персонала.

Ферма состоит из 2 животноводческих комплексов и расположенного между ними молочного блока.

Расчет осветительных установок животноводческого комплекса

Таблица 15 - Характеристики здания

Расчет мощности осветительной установки площадки перед входом.

Согласно СНиП принимаем дежурное, общее равномерное освещение. Нормированная освещенность Ен=2 Лк стр36. (л-4)

Т.к. площадка перед входом согласно ПУЭ относится к сырым помещениям то принимаем степень защиты светильника IР-53, с такой степенью защиты принимаем светильник НСП03.

Определяем расчетную высоту осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3-0,2-0=2,8(3.54)

где, Н-высота подвеса светильника

Нс - высота свеса подвесного светильника.

Нр.п. - высота рабочей поверхности.

Расчет производим точечным методом, т.к. это открытое пространство.

Расстояние от точки проекции светильника до контрольной точки.

Р=√(а/2)²+в²=√(3/2)²+2²=2,5м(3.55)

где, а - длина площадки

в - ширина площадки

Расстояние от источника света до контрольной точки.

dа=√Нр²+Р²= 2,8²+2,5²=3,7м(3.56)

Угол под которым видна контрольная точка из светильника.

α=arctgР/Нр=arctg2,5/2,8=39º(3.57)

Условная освещенность в контрольной точке.

lа=Iα·cos³α/Нр²=150·cos³39º/2,8²=7,5 Лк(3.58)

где, Iа-сила света в зональном углу ксс «М» отнесенная к 1000А

Световой поток светильника.

Фс=1000·Ен·Кз/lа·μ·ηс=1000·2·1,3/7,5·1·0,85=408 Лм(3.59)

где, Ен-нормированная освещенность

Кз-коэффициент запаса

μ-коэффициент учитывающий дополнительную освещенность от удаленных светильников (т.к. удаленных светильников нет то μ=1)

1000-световой поток условной лампы.

ηс-КПД светильника (ηс=0,85 стр39. табл1 [л-4])

По полученному значению светового потока выбираем тип лампы Б220-40 с Фк=400 Лм

Отклонение светового потока лампы.

ΔФ=Фк-Фс/Фс=400-408/408·100%=-0,2%(3.60)

Отклонение каталожного светового потока от расчетного, должно находиться в пределах –10…+20%, выбранная лампа проходит по этому условию и окончательно принимаем светильник НСП03-60 с лампой Б220-40.

Расчет для других площадок аналогичен, т.к. они имеют одинаковые размеры

Расчет мощности осветительной установки стойлового помещения.

Согласно СниП принимаем рабочее общее равномерное освещение т.к. работы ведутся с одинаковой точностью, нормированная освещенность составляет Ен=75Лк на высоте 0.8м от пола стр35 [л-4]

Т.к. помещение сырое и с химически агрессивной средой то принимаем светильник ЛСП15 со степенью защиты IР54 стр.41 табл 2 [л-4]

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п=3,22-0-0,8=2,42.(3.61)

где, Н-высота помещения

Нс - высота свеса светильника, принимаем равной нулю, т.к. крепежные кронштейны устанавливаться не будут.

Нр.п. - высота рабочей поверхности.

Расстояние между светильниками.

L=Нр·λс=2,42·1,4=3,3м(3.62)

где,λс - светотехническое наивыгоднейшее расстояние между светильниками при кривой силы света «Д» λс=1,4

Количество светильников в ряду

nс=а/L=69/3,3=21 шт.(3.63)

где, а - длина помещения

Количество рядов светильников.

nр=в/L=20/3,3=6 ряд.(3.64)

где, в - ширина помещения

Расчет производим методом коэффициента использования светового потока, т.к. нормируется горизонтальная освещенность, помещение со светлыми ограждающими стенами без затемняющих предметов.

Индекс помещения.

i=а·в/Нр·(а+в)=69·20/2,42·(69+20)=6,4(3.65)

Согласно выбранному светильнику, индексу помещения и коэффициентам отражения ограждающих конструкций (ρп=30 ρс=10 ρр.п.=10) выбираем коэффициент использования светового потока Uоу=0,67 стр.17 табл.3 (л-4)

Световой поток светильника.

Фс=А·Ен·Кз·z/nс·Uоу=1380·75·1,3·1,1/126·0,67=3861 Лм(3.66)

где, А-площадь помещения, м²

Ен - нормированная освещенность, Лк

Кз - коэффициент запаса

Z - коэффициент неравномерности (z=1,1…1,2 стр.23 (л-4))

Световой поток одной лампы.

Фл=Фс/nл=3861/2=1930,5 Лм(3.67)

где, nл-число ламп в светильнике.

Принимаем лампу ЛД-40-1 с Фк=2000 Лм Рн=40Вт

Отклонение светового потока.

ΔФ=Фк-Фр/Фр·100%=2000-1930/1930·100%=3,6%(3.68)

Отклонение светового потока находится в пределах –10%…+20% и поэтому окончательно принимаем светильник ЛСП15 с лампой ЛД-40-1

Расчет мощности осветительной установки электрощитовой.

Согласно СНиП принимаем рабочее, общее равномерное освещение, нормированная освещенность Ен=100Лк на вертикальной плоскости на высоте 1,5м от пола стр34(л-4)

Помещение электрощитовой сухое поэтому принимаем светильник ЛСП02 со степенью защиты IР20

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3,22-0-1,5=1,72м(3.69)

Высота свеса равняется нулю, т.к. крепежные кронштейны устанавливаться не будут

Расчет производим точечным методом, т.к. в ней нормируется освещенность на вертикальной плоскости.

0,5·Нр=0,5·1,72=0,86<Lа=1,2 поэтому рассчитывается линейный источник света.

Расстояние от точки проекции светильника до контрольной точки в центре щита.

Р=в/2-Сщ=3/2-0,38=1,1м(3.70)

где, в - ширина помещения, м

Сщ - ширина шита, м

Расстояние от светильника до контрольной точке.

dл=√Нр²·Р²=√1,72²·1,1²=2м(3.71)

Угол между вертикалью и линией силы света к контрольной точке.

γ=arctgР/Нр=arctg1,1/1,72=32º(3.72)

Угол под которым видна светящееся линия.

α=arctgLл/dл=arctg1,2/2=57,7º=1 рад(3.73)

Условная освещенность в контрольной точке.

Еа=Iγ·cos²γ/2Нр·(α+1/2sin2α)=155·cos²32º/2·1,72(1+sin(2·1)/2)=38,8 Лк(3.74)

где, Iγ=155 кд сила света светильника ЛСП02 в поперечной плоскости под углом γ=32º

Перейдем к вертикальной освещенности.

Еа.в.=Еа·(cosΘ+Р/НрsinΘ)=38·(cos90+1,1/1,72sin90)=40,8 Лк(3.74)

где,Θ=90º-угол наклона поверхности.

Световой поток светильника.

Фс=1000·Ен·Кз·Нр/μ·Еа.в.=1000·100·1,3·1,72/1·40,8=4142 Лм(3.75)

Световой поток одной лампы.

Фл=Фс/2=4142/2=2071 Лм(3.76)

По полученному значению светового потока выбираем лампу ЛДЦ40-4 с Фк=1995Лм

Отклонение светового потока.

ΔФ=Фк-Фр/Фр=1995-2071/2071·100=-3,7%(3.77)

Отклонение светового потока находится в пределах –10%…+20% и окончательно принимаем светильник ЛСП02 с 2 лампами ЛДЦ40-4

Расчет мощности осветительных установок остальных помещений производим методом удельной мощности, т.к. они относятся к вспомогательным помещениям, а также этим методом разрешают рассчитывать когда расчет осветительных установок не входит в основную часть задания.

Расчет мощности осветительной установки венткамеры

Согласно СНиП освещенность нормируется на горизонтальной плоскости на высоте 0,8м от пола, т.к. помещение венкамеры сухое то принимаем светильник НСП17 со степенью защиты IР20

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3,22-0-0,8=2,42м(3.78)

Расстояние между светильниками

L=Нр·λс=2,42·1,4=3,3м(3.79)

при кривой силе света «Д»-косинусойдной λс=1,4

Количество светильников

nс=а/L=4,8/3,3=1,45=2шт(3.80)

Количество рядов светильников.

nр=в/L=3/3,3=1ряд(3.81)

Мощность лампы

Рл=Руд·А/N=25,3·14,4/2=182,1Вт (3.82)

где, Руд-удельная мощность лампы (при h=3-4м А=14,4м² с ксс «Д» Руд=25,3

Вт/м² стр.19(л-4)

N-количество светильников.

Принимаем лампу типа Б-215-225-200 с Рн=200Вт, выбранный ранее светильник рассчитан на лампы мощностью до 200Вт и окончательно принимаем 2 светильника НСП17 с лампами Б-215-225-200, расчет помещения для второй венткамеры аналогичен и поэтому его не приводим.

Расчет мощности осветительной установки помещения для подстилки.

Согласно СНиП освещение нормируется на горизонтальной плоскости на высоте 0,8м от пола, т.к. помещение сырое то принимаем светильник НСР01 со степенью защиты IР54

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3,22-0-0,8=2,42м(3.83)

Расстояние между светильниками.

L=Нр·λс=2,42·2=4,8м(3.84)

при кривой силе света «М» λс=2

Т.к. помещение небольшое а расстояние между светильниками вышло больше длины помещения то принимаем 1 светильник расположенный в центре помещения.

Мощность лампы.

Рл=А·Руд/N=9,9·19,5/1=193Вт(3.85)

При А=9,9м² h=3-4м с ксс «М» Руд=19,5

Окончательно принимаем светильник НСР01 с лампой Б-215-225-200 с Рн==200Вт.

Расчет мощности осветительной установки площадки для весов аналогичен, т.к. площадь помещений одинакова и имеют одинаковую среду по электробезопасности.

Расчет мощности осветительной установки тамбура.

Согласно СНиП принимаем рабочее, общее равномерное освещение в тамбуре освещенность нормируется на полу, т.к. помещение сырое то принимаем светильник.

НСР01 со степенью защиты IР54

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3,22-0,2-0=3,02м(3.86)

Т.к. в тамбуре будут устанавливаться крепежные кронштейны то Нс=0,2

Расстояние между светильниками

L=Нр·λс=3,02·2=6,04м(3.87)

Т.к. помещение небольшое, а расстояние между светильниками вышло больше длины тамбура то принимаем один светильник расположенный в центре помещения.

Мощность лампы.

Рл=А·Руд/N=12,6·19,5/1=245,7Вт(3.88)

Руд аналогично помещению для подстилки.

Принимаем лампу Г-215-225-300 с Рн=300Вт, т.к. светильник НСР01 рассчитан на лампы мощностью 200Вт то принимаем другой светильник и окончательно принимаем светильник Н4Б 300-МА с Рн=300Вт и IР54.

Расчет мощности осветительной установки инвентарной.

Расчет мощности осветительной установки инвентарной аналогично расчету освещения в помещении для подстилки и поэтому для инвентарной выбираем такое же световое оборудование.

Таблица 16 - Выбранное световое оборудование

Расчет осветительной сети с выбором щитов и оборудования

Согласно ПУЭ из условий механической прочности сечение проводов с алюминиевыми жилами, должно быть не менее 2мм², т.к. у применяемых светильников корпуса металлические, то сечение заземляющих и токопроводящих проводов должно быть не менее 2,5мм², выбор сечения проводов производим по потере напряжения.

Суммарная нагрузка осветительной сети.

РΣ=ΣРл.н.+1,2ΣРл.л.=3380+1,2·10160=15,5кВт(3.89)

где, ΣРл.н. - суммарная мощность ламп накаливания

1,2ΣРл.л. - суммарная мощность люминесцентных ламп

ΣРлн=800+200+1200+280+200+400=3380Вт(3.90)

ΣРлл=10080+80=10160Вт(3.91)

Силовая сеть питается от трех осветительных щитов, схема компоновки осветительной сети приведена ниже.

Момент нагрузки между силовым и 1 осветительным щитом.

Мсщ-ощ=1,2(РΣ)·Lсщ-ощ=6·5=30 кВт·м(3.92)

ΣР - суммарная мощность люминесцентных ламп питающиеся от данного щита.

Lсщ-ощ - расстояние между силовым и 1 осветительным щитом

Расчетное сечение между щитами.

S=Мсщ-ощ/С·ΔU=30/50·0,2=3 мм(3.93)

где, С-коэффициент зависящий от напряжения и металла из которого состоит токоведущая жила (при U=380В и алюминиевой жилы С=50 стр.211(л-5)).

ΔU-допустимая потеря напряжения между щитами, т.к. согласно ПУЭ допустимая потеря напряжения составляет 2,5%, между щитами принимаем допустистимую потерю 0,2%, а на группах 2,3%

Принимаем ближайшее наибольшее сечение которое равняется 4мм² и поэтому сечению принимаем провод АПВ4-4мм²

Ток на вводе в осветительный щит.

Iсщ-ощ=РΣ/U·cosφ=15,5/0,38·0,98=39,8А(3.94)

где, U-номинальное напряжение, В

cosφ - коэффициент мощности осветительной нагрузки

Выбранный провод проверяем по допустимому нагреву. Согласно (л-5) допустимая токовая нагрузка на данное сечение составляет Iдоп=50А

Iсщ-ощ=20,4А<Iдоп=50А(3.95)

Окончательно принимаем четыре провода АПВ4-4мм²

Выбор сечения проводов на участках.

Момент нагрузки на каждой группе

М=Σ(Р·L)(3.96)

где,L-расстояние от осветительного щита до светового прибора.

Σ-сумма мощностей входящих в группу.

М1=1,2·(80·8,7+80·12+80·15,3+80·18,6+80·21,9+80·25,2+80·28,5+80·31,8+80·35,1+80·38,4+80·41,7+80·45+80·48,3+80·51,6+80·54,9+80·58,2+80·61,5+80·64,8+80·68,1+80·71,4+80·74,7=81,9 кВт·м

М2=1,2·(80·5,4+80·8,7+80·12+80·15,3+80·18,6+80·21,9+80·25,2+80·28,5+80·31,8+80·35,1+80·38,4+80·41,7+80·45+80·48,3+80·51,6+80·54,9+80·58,2+80·61,5+80·64,8+80·68,1+80·71,4=74,8 кВт·м

М3=1,2·(80·2,1+80·5,4+80·8,7+80·12+80·15,3+80·18,6+80·21,9+80·25,2+80·28,5+80·31,8+80·35,1+80·38,4+80·41,7+80·45+80·48,3+80·51,6+80·54,9+80·58,2+80·61,5+80·64,8+80·68,1=68 кВт·м

Допустимая потеря напряжения на группах принята 2,3%

Сечение проводов на каждой группе

S=М/С·ΔU(3.97)

где, М - момент нагрузки на группе

Значение коэффициента С аналогично что и при выборе сечения провода между щитами, т.к. питание осветительной нагрузки на группах осуществляется трехфазной четырехпроходной линией.

S1=81,9/50·2,3=0,7 мм²(3.98)

S2=74,8/50·2,3=0,6 мм²(3.99)

S3=68/50·2,3=0,59 мм²(3.100)

На группах принимаем 4 провода АПВ(2,5) прокладываемых в трубах с сечением токоведущей жилы 2,5 мм² выбранный провод проверяем по условию нагрева длительным расчетным током. Допустимая токовая нагрузка на выбранное сечение составляет Iдоп=30 А

Определяем токи на группах, токи на всех трех группах аналогичны друг другу и поэтому рассчитываем ток одной из групп.

I=Р/Uном·cosφ=6/0,38·0,8=20А(3.101)

Проверяем выбранный провод по условию

Iдоп=30А≥Iрасч=20А(3.102)

Условие выполняется значит принимаем выбранный ранее провод.

Момент нагрузки между силовым и 2 осветительным щитом.

М=1,2(ΣР)·L=6·5,6=33,6 кВт·м(3.103)

Расчетное сечение.

S=М/С·ΔU=33,6/50·0,2=3,3(3.104)

Принимаем 4 одножильных провода АПВ с сечением токоведущей жилы 4 мм², дальнейший расчет тока и проверка выбранного сечения аналогична что и при расчете 1 осветительного щита, т.к. они имеют одинаковые нагрузки, значит принятый провод принимаем окончательно.

Моменты нагрузки на группах.

М1=1,2·(80·2,1+80·5,4+80·8,7+80·12+80·15,3+80·18,6+80·21,9+80·25,2+80·28,5+80·31,8+80·35,1+80·38,4+80·41,7+80·45+80·48,3+80·51,6+80·54,9+80·58,2+80·61,5+80·64,8+80·68,1=68 кВт·м

М2=1,2·(80·5,4+80·8,7+80·12+80·15,3+80·18,6+80·21,9+80·25,2+80·28,5+80·31,8+80·35,1+80·38,4+80·41,7+80·45+80·48,3+80·51,6+80·54,9+80·58,2+80·61,5+80·64,8+80·68,1+80·71,4=74,8 кВт·м

М3=1,2·(80·8,7+80·12+80·15,3+80·18,6+80·21,9+80·25,2+80·28,5+80·31,8+80·35,1+80·38,4+80·41,7+80·45+80·48,3+80·51,6+80·54,9+80·58,2+80·61,5+80·64,8+80·68,1+80·71,4+80·74,7=81,9 кВт·м

Сечение проводов на каждой группе

S1=68/50·2,3=0,59 мм²(3.105)

S2=74,8/50·2,3=0,6 мм²(3.106)

S3=81,9/50·2,3=0,7 мм²(3.107)

Значение С и ΔU аналогично что и при расчетах 1 осветительного щита.

Принимаем на группах 4 провода марки АПВ с одной жилой сечением 2,5 мм², дальнейший расчет токов на группах и проверка выбранного сечения по нагреву длительным расчетным током аналогично расчету на группах 1 осветительного щита, т.к. они имеют одинаковые нагрузки на группах.

Момент нагрузки между силовым и 3 осветительным щитом.

Мсщ-3ощ=(1,2·(ΣР)+Р)·Lсщ-ощ3=(1,2·(40)+3360)·1=3,4 кВт·м (3.108)

где, 1,2·(ΣР) - суммарная мощность люминесцентных ламп.

Р - суммарная мощность ламп накаливания.

Расчетное сечение провода между щитами.

S=Мсщ-ощ3/С·ΔU=3,4/50·0,2=0,3 мм²(3.109)

Принимаем 4 одножильных провода АПВ с сечением токоведущей жилы 2,5 мм².

Расчетный ток на вводе в осветительный щит.

I=Р/μUн·cosφ=3,4/3·220·0,8=6,8 А(3.110)

Проверка выбранного сечения по допустимому нагреву.

Iдоп=30А≥Iрасч=6,8 А(3.111)

Условие выполняется значит провод выбран верно.

Моменты нагрузки на группах

М1=1,2·(40·1,2)+(40·3,1+300·3,1+40·3,1+200·3,9+200·5,9+40·7,9+300·7,9+200·9,4+200·11,4+200·12,4+40·11,4+40·11,4)=12,9кВт·м

М2=200·71+300·73,1+40·73,1+200·74,2+200·76,3+300·77,8+40·77,8+200·79,3=110,6кВт·м

Сечение проводов на каждой группе.

S1=12,9/50·2,3=0,1 мм²(3.112)

S2=110,6/50·2,3=0,9 мм²(3.113)

На всех группах принимаем провод АПВ4(1·2,5), тоесть четыре провода с сечением токоведущей жилы 2,5 мм² способ прокладки 4 провода в трубе.

Расчетный ток на группах.

I1=1980/3·220·0,98=3 А(3.114)

I2=1480/3·220·0,98=2,2 А(3.115)

Наибольший расчетный ток вышел в 1 группе и составил I1=3А, именно этот ток будем учитывать при проверке провода по допустимому нагреву длительным расчетным током.

Iдоп=30А≥Iрасч=3А(3.116)

Условие выполняется, значит принимаем выбранный ранее провод.

Для защиты осветительной сети от токов коротких замыканий, а также для распределения электроэнергии в осветительной сети принимаем 2 осветительных

щита серии ЯРН 8501-3813 ХЛЗБП с вводным автоматом серии ВА5131 с Iн=100А и 3 автоматами на отходящих линиях серии ВА1426 с Iн=32А, выбранные щиты будут питать осветительную сеть стойлового помещения. Для питания осветительной сети остальных помещений принимаем аналогичный щит. В сумме выбрано три осветительных щита серии ЯРН 8501-3813 ХЛЗБП.

Расчет осветительных установок молочного блока

Молочный блок предназначен для сбора очистки и охлаждения молока, освещение играет немаловажную роль в технологическом процессе, от уровня освещенности зависит производительность и здоровье персонала.

Таблица 17 - Характеристики здания

Высота помещений молочного блока Н=3м

Расчет мощности осветительной установки электрощитовой.

Согласно (л-4) принимаем рабочее, общее равномерное освещение, нормированная освещенность составляет Ен=100Лк на вертикальной плоскости на высоте 1,5м от пола стр.38(л-4), т.к. помещение электрощитовой сухое то выбираем светильник.

ЛСП02 со степенью защиты IР20.

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3-0-1,5=1,5м(3.117)

высоту свеса принимаем равной нулю, т.к. подвесные кронштейны устанавливаться не будут.

Расчет мощности осветительной установки электрощитовой производим точечным методом, т.к. в ней нормируется освещенность на вертикальной плоскости.

0,5·Нр=0,5·1,5=0,75<Lл=1,2 поэтому будем считать источник света линейный.

Расстояние от точки проекции светильника до контрольной точки в центре щита.

Р=в/2-Сщ=2,4/2-0,38=0,82м (3.118)

где, в - ширина помещения, м

Сщ - ширина щита, м

Расстояние от светильника до контрольной точки

dл=√Нр²+Р²=√1,5²+0,82²=1,7 (3.119)

Угол между вертикалью и линией силы света к контрольной точке.

γ=arctgР/Нр=arctg0,82/1,5=28º (3.120)

Угол под которым видна светящееся линия.

α=arctgLл/dа=arctg1,2/1,7=57,7º=1рад (3.121)

Условная освещенность в контрольной точке.

Еа=Iγ·cos²γ/2·Нр·(α+1/2sin2α)=135·cos²28º/2·1,5·(1+sin2·1/2)=48,3Лк (3.122)

где, Iγ=135кд сила света светильника в поперечной плоскости под углом

γ=28º стр.112(л-6)

Перейдем к вертикальной освещенности.

Еа.в.=Еа(cosΘ+Р/НрsinΘ)=48,3(cos90º+0,82/1,5·sin90º)=26,4Лк (3.123)

где, Θ=90º-угол наклона поверхности.

Световой поток светильника.

Фс=1000·Ен·Кз·Нр/η·Еа.в.=1000·100·1,3·1,5/1·26,4=7386Лм(3.124)

где, η-коэффициент учитывающий дополнительную освещенность от удаленных светильников, т.к. этих светильников нет то η=1

1000-световой поток условной лампы.

Световой поток одной лампы.

Фл=Фс/nс=7386/2=3693(3.125)

Принимаем лампу ЛД-65 с Фк=4000Лм отклонение светового потока лампы от расчетного потока находится в пределах –10%…+20%, и окончательно принимаем светильник ЛСП02 с 2 лампами ЛД-65.

Расчет мощности осветительной установки молочной

Принимаем рабочее, общее равномерное освещение, нормированная освещенность составляет Ен=100Лк на высоте 0,8м от пола стр.389 (л-4), т.к. помещение сырое то принимаем светильник ЛСП15 со степенью защиты IР54.

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3-0-0,8=2,2м (3.126)

высота свеса равняется нулю, т.к. крепежные кронштейны использоваться не будут.

Расстояние между светильниками.

L=Нр·λс=2,2·1,4=3,08 (3.127)

Количество светильников.

nс=а/Lс=13,8/3,08=5св. (3.128)

Количество рядов светильников.

nр=в/L=5,7/3,03=1ряд(3.129)

Расчет производится методом коэффициента использования светового потока, т.к. нормируется горизонтальная освещенность, помещение со светлыми ограждающими конструкциями.

Индекс помещения

i=а·в/Нр·(а+в)=13,8·5,7/2,2·(13,8+5,7)=1,8(3.130)

по полученному индексу а также типу светильника выбираем коэффициент использования светового потока Uоу=0,41 стр.17(л-4)

Световой поток светильника.

Фс=А·Ен·Кз·z/nс·Uоу=78,6·100·1,3·1,1/5·0,41=5482,4Лм(3.131)

Световой поток лампы

Фл=Фс/2=5482,4/2=2741,2Лм(3.132)

По полученному значению светового потока принимаем лампу ЛБ-40-1 с Фк=3200Лм стр.54 (л-4) отклонение светового потока лампы от расчетного находится в пределах –10%…+20% и окончательно принимаем пять светильников ЛСП15 с 2 лампами ЛБ-40-1.

Расчет оставшихся помещений производим методом удельной мощности, т.к. этим методом разрешается рассчитывать когда расчет освещения не входит в основную часть задания.

Расчет мощности осветительной установки коридора

Принимаем рабочее общее равномерное освещение, освещение нормируется на высоте 0м от пола стр36 (л-4), т.к. помещение сырое то принимаем светильник НСР01 со степенью защиты IР54.

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3-0,2-0=2,8м (3.133)

т.к. в коридоре будут устанавливаться крепежные кронштейны то Нс=0,2м

Расстояние между светильниками.

L=2,8·1,4=3,9м (3.134)

Количество светильников.

nс=а/L=17,8/3,9=4св.(3.135)

Количество рядов

nр=в/L=1,7/3,9=1ряд(3.136)

Мощность лампы

Рл=А·Руд/nс=30,2·23,5/4=177,4Вт(3.137)

Руд=23,5 при кривой силе света «Д», h=3м, А=30,2м²

Окончательно принимаем 4 светильника НСР01 с лампой Б-215-225-200 с Рн=200Вт стр.54(л-4)

Расчет мощности осветительной установки тамбура.

Система освещения, нормированная освещенность, выбор светильника и расстояние между ними аналогично помещению коридора.

Количество светильников

nс=а/L=4/3,9=1св.(3.138)

т.к. при расчете тамбура в него была включена часть коридора и принимая в расчет что между ними установлена дверь, принимаем количество светильников равное 2

Количество рядов.

nр=в/L=1,9/3,9=1ряд (3.139)

Мощность лампы.

Рл=А·Руд/nс=7,6·25,4/2=96,7Вт(3.140)

Руд=25,4 при кривой силе света «Д» h=3м, А=7,6м²

Принимаем 2 светильника НСР01 с лампой Б-215-225-100 с Рн=100Вт стр.54 (л-4)

Расчет мощности осветительной установки компрессорной.

Принимаем рабочее общее равномерное освещение, освещение нормируется на высоте 0,8м от пола стр.35 (л-4), т.к. помещение сухое то принимаем светильник

ЛСП02 со степенью защиты IР20

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3-0-0,8=2,2м (3.141)

Расстояние между светильниками.

L=Нр·λ=2,2·1,4=3,08 (3.142)

Количество светильников.

nс=а/L=5,7/3,08=2свет.(3.143)

Количество рядов

nр=в/L=4/3,08=1ряд(3.146)

Мощность светильника.

Рс=А·Руд/nс=22,8·5,2/2=59,25Вт(3.147)

Руд=5,2 при кривой силе света «Д» h=3м А=22,8м²

Мощность лампы.

Рл=Рс/2=59,25/2=29,6Вт(3.148)

Принимаем 2 светильника ЛСП02 которые укомплектованы 2 лампами ЛД-40 с Рл=40Вт стр54(л-4)(3.149)

Принимаем общее равномерное рабочее освещение, освещение нормируется на высоте 0,8м от пола стр.35(л-4), т.к. помещение сухое то принимаем светильник

ЛСП02 со степенью защиты IР20

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3-0-0,8=2,2м (3.150)

Расстояние между светильниками.

L=Нр·λс=2,2·1,4=3,08м (3.151)

Количество светильников.

nс=а/L=4,2/3,08=1шт(3.152)

Количество рядов.

nр=в/L=3,1/3,08=1ряд(3.153)

Мощность светильника

Рс=А·Руд/nс=13,02·12/1=156,2Вт(3.154)

Руд=12 при кривой силе света «Д» h=3м А=13,02м²

Мощность лампы.

Рл=Рс/2=156,2/2=78,1Вт(3.155)

Для освещения ваккумнасосной принимаем 1 светильник ЛСП02 с двумя лампами ЛД-80 с Рн=80Вт стр54 (л-4)

Расчет мощности осветительной установки служебного помещения

Принимаем рабочее, общее равномерное освещение, освещенность нормируется на высоте 0,8м от пола стр.35(л-5), т.к. помещение сухое то принимаем светильник ЛСП02 со степенью защиты IР20

Расчетная высота осветительной установки.

Нр=Н-Нс-Нр.п.=3-0-0,8=2,2м(3.157)

Расстояние между светильниками.

L=2,2·1,4=3,08 (3.158)

Количество светильников. (3.159)

nс=а/L=4,2/3,08=1свет.

Количество рядов светильников.(3.160)

nс=в/L=4,2/3,08=1ряд(3.161)

Мощность светильника.

Рс=А·Руд/nс=14,9·5,2/1=77,4Вт(3.162)

Руд=5,2 при кривой силе света «Д» h=3м А=14,9м²

Мощность лампы.

Рл=Рс/2=77,4/2=38,7Вт(3.163)

Для освещения служебного помещения принимаем светильник ЛСП02 с 2 лампами ЛД-40 с Рн=40Вт стр54.(л-4)

Т.к. остальные помещения имеют малую площадь, то для их освещения будем принимать один светильник, расположенный в центре помещения.

Расчет мощности осветительной установки лаборатории.

Принимаем рабочее общее, равномерное освещение, т.к. помещение сухое то принимаем светильник ЛСП02 со степенью защиты IР20

Мощность светильника.

Рс=А·Руд/nс=5,67·5,2/1=32,4Вт(3.164)

Руд=5,2 Вт/м² при кривой силе света «Д» h=3м А=5,67м²

Мощность лампы.

Рл=Рс/2=32,4/2=16,2Вт(3.165)

Для освещения лаборатории принимаем светильник ЛСП02 с 2 лампами ЛД-40 с Рн=40Вт стр54(л-5)

Расчет мощности осветительной установки моечной

Принимаем рабочее, общее равномерное освещение, т.к. помещение сырое то принимаем светильник НСР01 со степенью защиты IР54

Мощность лампы.

Рл=А·Руд/nс=5,13·25,4/1=130,3Вт(3.166)

Руд=25,4 Вт/м² при кривой силе света «Д» h=3м А=5,13м²

Принимаем светильник НСР01 с лампой Б-215-225-150 с Рн=150Вт стр.54(л-4)

Расчет мощности осветительной установки лаборатории молочной.

Расчет аналогичен расчету осветительных установок в общей лаборатории т.к. помещения схожи по размерам и имеют одинаковую среду по электробезопасности и поэтому выбираем точно такое же световое оборудование.

Расчет мощности осветительных установок помещения для моющих средств.

Расчет аналогичен расчету осветительной установки моечной, т.к. помещения схожи по размерам и имеют одинаковую среду по электробезопасности, и поэтому выбираем аналогичное световое оборудование.

Расчет мощности осветительной установки уборной.

Принимаем рабочее общее равномерное помещение, т.к. помещение сырое то принимаем светильник НСП03 со степенью защиты IР54

Мощность лампы.

Рл=А·Руд/nс=1,35·25,4/1=34,29Вт(3.167)

Руд=25,4 Вт/м² при кривой силе света «Д» h=3м А=1,35м²

Для освещения уборной принимаем светильник НСП03 с лампой БК-215-225-40 с Рн=40Вт стр.54(л-4)

Таблица 18 - Выбранное световое оборудование молочного блока

Расчет осветительной сети молочного блока

Выбор сечения проводов ввода.

Суммарная нагрузка между силовым и осветительным щитом.

РΣ=ΣРлн+1,2ΣРлл=1340+1152=2,5кВт(3.168)

ΣРлн=150+150+200+40+800=1340Вт(3.169)

1,2ΣРлл=1,2·(400+80+160+80+80+160)=1152Вт(3.170)

Момент нагрузки между силовым и осветительным щитом.

Мсщ-ощ=2,5·1,2=3кВт·м

Сечение проводов между щитами.

S=Мсщ-ощ/С·ΔU=3/50·0,2=0,3мм²(3.171)

значение коэффициента С и допустимых потерь напряжения аналогично что и при расчетах осветительной сети животноводческого комплекса. принимаем провод АППВ(3·2,5) с сечением токоведущей жилы S=2,5мм²

Ток на вводе в осветительный щит

Iсщ-ощ=РΣ/ U·cosφ=2,5/0,38·0,98=6,7А(3.172)

согласно стр.210(л-6) допустимая токовая нагрузка на выбранное сечение составляет

Iдоп=23А

Iдоп=23А>Iсщ-ощ=6,7

Т.к. по условию допустимого нагрева провод проходит, то принимаем выбранный ранее провод окончательно.

Выбор сечение проводов на каждой группе.

Моменты нагрузки на каждой группе.

М1=Σ(Р·L)=1,2·(80·4,7+80·6,7+80·9,7+80·12,7+80·15,3)=4,7кВт·м

М2=200·6,45+200·5,7+200·9,15+200·12,1=6,7кВт·м

М3=1,2·(80·1,5+160·4,5+80·8,2+80·10,2)=2,7кВт

М4=1,2·(80·8,1)+150·10,1+1,2·(80·10,5)+150·13,5=5,3кВт

М5=1,2·(80·4,2)+40·2,1+40·2,8=0,6кВт·м

М6=100·6,2+100·6,2+100·7,2=1,9кВт·м

Сечение проводов на каждой группе.

S1=М1/С·ΔU=4,7/8,3·2,3=0,2мм²(3.176)

С=8,3 при однофазной линии U=220В и алюминиевой токоведущей жилы стр211 (л-5) ΔU аналогично, что и при расчетах животноводческого комплекса.

S2=6,7/8,3·2,3=0,3 мм²

S3=2,7/8,3·2,3=0,1 мм²

S4=5,3/8,3·2,3=0,2 мм²

S5=0,6/8,3·2,3=0,03 мм²

S6=1,9/8,3·2,3=0,1 мм²

На всех 6 группах принимаем провод АППВ(2·2,5) с сечением токоведущей жилы S=2,5мм², выбранный провод проверяем по условию допустимого нагрева.

Расчетные токи в группах

I1=Р1/U·cosφ=1,2·400/220·0,97=2,2А(3.177)

I2=400/220·0,97=1,8А

I3=1,2·400/220·0,97=2,2А

I4=1,2·(160)+300/220·0,97=2,3А

I5=1,2·(80)+80/220·0,97=0,8А

I6=300/220·0,97=1,4А

Наибольший расчетный ток вышел в 4 группе и составил I=2,3А, согласно стр.210(л-5) допустимая токовая нагрузка на двужильный провод сечением 2,5мм² Iдоп.=33А

Iдоп=33А>Iр=2,3

выбранный провод проходит по условию нагрева а значит окончательно принимаем именно его.

Для защиты осветительной сети от токов коротких замыканий а также для распределения электроэнергии между осветительными приборами выбираем осветительный щит ЯОУ8501 укомплектованным вводным рубильником ПВЗ-60 и 6 однополюсными автоматами ВА1426-14 с Iн=32А.

Разработка схемы управления автоматизации навозоудаления

Определение расхода электроэнергии на навозоудаление.

В предыдущих пунктах для уборки навоза на ферме был принят навозоуборочный транспортер кругового движения ТСН-160 который состоит из наклонного и горизонтального транспортера, в итоге на животноводческом комплексе для уборки навоза было принято два горизонтальных и два наклонных транспортер, на втором комплексе принято аналогичное оборудование.

Суммарная мощность установки.

ΣР=Nн·(Рн)+Nг·(Рг)=4·(1,5)+4·(4)=22 кВт(3.178)

где, Рн-мощность электродвигателя наклонного транспортера, в предыдущих расчетах для наклонного транспортера был выбран двигатель мощностью Рн=1,5кВт.

Nн-количество наклонных транспортеров, для всего животноводческого комплекса выбрано 4 наклонных транспортера.

Рг-мощность электродвигателей горизонтального транспортера, в предыдущих расчетах для горизонтального транспортера выбран двигатель мощностью Рн=4кВт

Nг-количество горизонтальных транспортеров, для всего комплекса выбрано 4 горизонтальных транспортера.

Годовое число часов использования нагрузки.

Тгод=365·t=365·1,2=438ч (3.179)

где, 365-количество дней в году, равное количеству дней уборки навоза.

t-время уборки навоза в сутки, в предыдущих расчетах время уборки навоза составило 1,2 часа в сутки.

Годовое потребление электроэнергии.

Wгод=ΣР·Тгод=22·438=9636 кВт·ч (3.180)

Стоимость потребленной электроэнергии.

СтW=Wгод·Ц=9636·1,23=11852,2 руб(3.181)

где, ц-стоимость 1 кВт·ч для с/х предприятий ц=1,23 руб

Выбор автоматического выключателя.

Автоматический выключатель предназначен для защиты электроустановок от токов коротких замыканий, а также для нечастых отключений и включений электроустановок вручную.

Автоматический выключатель выбирается по следующим условиям.

Uн.а.≥Uн.у.

Iн.а.≥Iраб

Iн.р.≥Кн.р.·Iр(3.182)

Iотс.≥Кн.э.·Iп

где,Uн.а.-номинальное напряжение на которое расчитан автомат, В

Uн.у. - номинальное напряжение электроустановки, В

Iн.а. - ток номинальный автомата, А

Iраб - рабочий ток токоприемника.

Iн.р. - номинальный ток расцепителя, А

Iотс - мгновенный ток срабатывания электромагнитного расцепителя, А

Iп - пусковой ток токоприемника., А

Кн.р. - коэффициент надежности расцепителя Кн.р.=1,1 стр.76 [л-6]

Кн.э. - коэффициент надежности электромагнитного расцепителя, Кн.э.=1,25 стр.76 (л-6)

Таблица 19 - Технические данные на электродвигатели ТСН-160

Рабочий ток установки.

Iраб=ΣI=4+4+9+9=26 А(3.183)

где, ΣI-сумма токов электродвигателей транспортера ТСН-160

Т.к. выбирается автомат для группы электроприемников то при выборе уставки срабатывания электромагнитного, расцепителя учитывают суммарный ток токоприемников с учетом пускового тока самого мощного двигателя.

Суммарный ток токоприемников с учетом пускового тока самого мощного двигателя

Imax=ΣIн+Iп=4+9+4+(9·6,5)=75,5А(3.184)

где, ΣIн-сумма номинальных токов электродвигателей.

Iп - пусковой ток самого мощного электродвигателя, т.к. имеются два двигателя с наибольшей мощностью то в расчет берем один из этих двигателей.

Iп=Iн·КjIп=9·6,5=58,5 А(3.185)

где, КjIп - кратность пускового тока электродвигателя.

Предварительно выбираем автомат серии АК63 Iн.а.=63А Iн.р.=30А и

Iотс.=189А, проверяем выбранный автомат по условиям.

Uн.а=500В≥Uн.у.=380В

Iн.а.=63А≥Iраб=22А

Iн.р.=30А≥Кн.р.·Iраб=1,1·26=28,6А(3.186)

Iотс.=189А≥Кн.э.·Imax=1,25·75,5=94,3А

Т.к. все условия выполняются то окончательно принимаем выбранный ранее трехполюсный автоматический выключатель серии АК63

Таблица 20 - Технические данные автоматического выключателя

Выбор пусковой аппаратуры

Для дистанционного управления асинхронными электродвигателями и другими приемниками энергии служат магнитные пускатели. Выбор магнитного пускателя производится по номинальному току токоприемника с таким условием, чтобы его контактная система была рассчитана на включение данного вида нагрузки.

Для пуска электродвигателя горизонтального транспортера выбираем магнитный пускатель серии ПМЕ122 укомплектованным тепловым реле ТРН10. Пускатель этой серии рассчитан на включение электродвигателей мощностью до 4 кВт, степень исполнения по электробезопасности IР54, выбранный пускатель нереверсивный т.к. потребности движения в разных направлениях нет стр121(л-7).

Для выбора нагревательного элемента теплового реле определяем ток ставки.

Iуст=1,1Iн=1,1·9=9,9А(3.187)

где, Iн-номинальный ток электродвигателя горизонтального транспортера.

выбираем ток нагревательного элемента Iо=10А стр121(л-7)

Поправка регулятора тока уставки.

N=Iу-Iо/0,05·Iо=9,9-10/0,05·10=-0,2%(3.188)

Пускатель ПМЕ122 расчитан на включение электроприемников с током номинальным равным 10А, ток электродвигателя горизонтального транспортера Iн=9А, следовательно магнитный пускатель выбран верно и окончательно для управления электроприводом горизонтального транспортера выбираем пускатель серии ПМЕ112 с тепловым реле ТРН10/10

Для наклонного транспортера выбираем аналогичный пускатель, что и для горизонтального транспортера.

Ток уставки нагревательного элемента реле.

Iуст=1,1·Iн=1,1·4=4,4А(3.189)

где, Iн - номинальный ток электродвигателя наклонного транспортера выбираем ток нагревательного элемента Iо=6А.

Горизонтального транспортера, в итоге на животноводческом комплексе для уборки.

Поправка регулятора тока уставки.

N=Iуст-Iо/0,05·Iо=4,4-6/0,05·6=5,3%(3.190)

Т.к. пускатель расчитан на включение токоприемников с Iн=10А, а двигатель наклонного транспортера имеет Iн=4А, то окончательно принимаем пускатель серии.

ПМЕ112 с тепловым реле ТРН10/6.

В итоге выбираем 2 магнитных пускателя ПМЕ112 с тепловым реле ТРН10/10 для управления электроприводами горизонтальных транспортеров и для управления электродвигателем наклонного транспортера принимаем пускатель серии ПМЕ112 с тепловым реле ТРН10/6

Таблица 21 - Технические характеристики магнитного пускателя

Выбор проводов.

Правильный выбор и расчет электропроводок имеет большое значение. От долговечности и надежности электропроводок зависит бесперебойность, работы электроприемников, безопасность. Расчет производим методом потерь напряжения.

Момент нагрузки между силовым и щитом управления.

М=Р·Lсщ-щу=9,5·25=237,5 кВт·м(3.191)

где, Р-суммарная мощность двигателей установки, т.к. ТСН-160 имеет 2 двигателя мощностью 4 кВт, и один мощностью 1,5 кВт, то суммарная мощность составляет 9,5 кВт.

Lсщ-щу - расстояние между силовым щитом и щитом управления.

Сечение проводов между щитами

S=М/С·ΔU=237,5/50·1,25=3,8 мм² (3.192)

Коэффициент С при трехфазной четырехпроводной сети равняется 50, т.к. в соответствии с ПУЭ потери напряжения во внутренних электропроводках не должны превышать 2,5% то принимаем допустимую потерю напряжения между щитами 1,25% и между щитом управления и электродвигателями тоже 1,25%, в сумме ΔU=2,5%

Принимаем между щитами кабель АВВГ(4·4) допустимая токовая нагрузка на данное сечение составляет Iдоп=36А выбранный кабель проверяем по условию нагрева длительным расчетным током. Из проведенных ранее расчетов суммарный

ток установки составил Iраб=22А

Iдоп=36А≥Iраб=22А(3.193)

Также проверяем выбранный кабель по аппаратуре защите.

Iдоп=36А≥0,66Iн.р.=0,66·30=19,8А(3.194)

где, Iн.р.-номинальный ток расцепителя автоматического выключателя

Выбранный кабель проходит по всем условиям, а значит принимаем именно его кабель будет прокладываться в железной трубе.

Производим выбор проводов от щита управления до электродвигателей.

Момент нагрузки между щитом управления и электродвигателем горизонтального транспортера.

М=Р·Lщу-эл=4·15=60 кВт·м(3.195)

где, Р-мощность электродвигателя горизонтального транспортера

Lщу-эл-расстояние между щитом управления и электродвигателем

Расчетное сечение

S=М/С·ΔU=60/50·1,25=0,9мм²(3.196)

Принимаем между щитом управления и электродвигателем кабель АВВГ(4·2,5) и выбранный кабель проверяем по условиям допустимого нагрева и соотвествие аппаратуре защиты, Iдоп=28А для кабеля данного сечения.

Iдоп=28А≥Iраб=9А

Iдоп=28А≥0,66Iн.р.=0,66·30=19,5(3.197)

где, Iраб-номинальный ток электродвигателя горизонтального транспортера.

Выбранный кабель проходит по всем двум условиям, а значит окончательно принимаем именно его.

Момент нагрузки между щитом управления и электродвигателем наклонного транспортера

М=Р·L=1,5·7=10,5 кВт·м(3.198)

где Р - мощность электродвигателя наклонного транспортера.

Расчетное сечение.

S=М/С·ΔU=10,5/50·1,25=0,2мм²(3.199)

Принимаем кабель АВВГ(4·2,5) с Iдоп=28А

Iдоп=28А≥Iраб=4А

Iдоп=28А≥0,66Iраб=0,66·30=19,5А(3.200)

Все условия соблюдаются значит кабель выбран верно.

Разработка схемы и пульта управления

Работа принципиальной электрической схемы навозоуборочного транспортера ТСН-160

В летний период ключ дистанционного управления повернут в положение 1.

При нажатии кнопки SВ2 набирается цепь ФА-SА(1)-SВ1-SВ2-КК1.1-КМ1-N срабатывает магнитный пускатель КМ1, замыкаются его силовые контакты КМ1.1 и напряжение подается на двигатель наклонного транспортера, одновременно замыкаются блок контакт КМ1.2 и пускатель КМ1 становится на самоудержание, замыкается блок контакт КМ1.3 включается второй наклонный транспортер который собирает навоз идущий от горизонтального транспортера. Один наклонный транспортер монтируется как поперечный его назначение сбор навоза идущего от горизонтального транспортера второй устанавливается под наклоном и его назначение сбор навоза от 1 наклонного транспортера и последующая его подача в транспортное средство. После включения обоих наклонных транспортеров подготавливается цепь включения электродвигателя горизонтального транспортера. Включение двигателей горизонтального транспортера при отключенном наклонном транспортере невозможно, т.к. питание пускателей горизонтального транспортера осуществляется через замыкающий блок контакт пускателя включающего наклонный транспортер. При нажатии кнопки SВ4 набирается цепь ФА-FU-SА(1)-SВ1-КМ1.4-КМ2.2-SВ3-SВ4-КК3.1-КМ3-N и параллельно КК4.1-КМ4-N срабатывают магнитные пускатели КМ3 и КМ4 замыкаются их силовые контакты КМ3.1 и КМ4.1 и напряжение подается на двигатели горизонтального транспортера одновременно замыкается блок контакт КМ3.2 и пускатели становятся на самоудержание. Отключение производится в таком порядке, сначала отключают горизонтальный транспортер, с помощью кнопки SВ3 обесточивая тем самым катушки магнитных пускателей КМ2 и КМ3 и затем через промежуток времени необходимый для освобождения наклонного транспортера от навоза кнопкой SВ1 отключают наклонный транспортер.

В зимний период ключ дистанционного управления повернут в положение 3 и питание цепей управления осуществляется через блок защиты от примерзания скребков наклонного транспортера УЗП-1 работа которого осуществляется следующим образом: при температуре окружающего воздуха выше нормы контакт термодатчика SК замкнут следовательно с выпрямительного моста сигнал подается через диод VD1, резистор R2 и конденсатор С1 на управляющий электрод тиристора VS который открывается и при нажатой кнопки SВ2 катушка магнитного пускателя КМ1 получает питание по цепи ФА-FU-SK-VD2-VD1-R1-C1-VS-VD4-SА(3)-SВ1-SВ2-КК1.1-КМ1-N дальнейшая работа также как и в летний период, за исключением того что питание цепей управления будет осуществляться через блок УЗП-1.

Когда температура воздуха ниже нормы, контакт датчика температуры SК разомкнут, тиристор VS закрыт, следовательно включение навозоуборочного транспортера невозможно. Для обеспечения включения транспортера нужно тщательно осмотреть наклонный транспортер и освободить его от возможного примерзания и замерзания после чего повернуть ключ дистанционного управления в положение 1 и произвести запуск установки. После окончания уборки навоза ключ дистанционного управления должен быть повернут в положение 3. Горение лампы HL1 сигнализирует о том что с блока защиты УЗП-1 поступает питание на цепи управления.

Расчет внутренних силовых сетей

Расчет силовой сети молочного блока.

Выбранное технологическое оборудование молочного блока.

В таблице приведено двойное количество технологического оборудования для 2 животноводческих комплексов. Расчет силовых сетей молочного блока производим аналогичным методом что и при расчете осветительной сети т.е. методом потерь напряжения. Силовая сеть молочного блока разбита на 4 группы.

Моменты нагрузки на группах.

М=Σ(Р·L)(3.201)

где, Σ - сумма токоприемников подключенных к данной группе

Р - мощность токоприемника

L-расстояние от установки до силового щита.

М1=4·4,4+4·5,4=39,2 кВт·м

М2=4,5·5,25+0,6·5,25+1,7·5,25+4,5·6,3+0,6·6,3+1,7·6,3=78,3 кВт·м

М3=1,1·6,2+1,1·7,3=14,8 кВт·м

М4=4·7,3+0,37·7,3+4·8,5+0,37·8,5=67,3 кВт·м

Расчетное сечение

S=М/С·ΔU(3.202)

т.к. напряжение на группах принято 380В то С=50, отклонение напряжения на группах принимаем 2,5% данный процент потерь напряжения разрешает ПУЭ

S1=39,5/50·2,5=0,3мм²

S2=78,3/50·2,5=0,6мм²

S3=14,8/50·2,5=0,1мм²

S4=67,3/50·2,5=0,6мм²

На всех отходящих группах принимаем кабель АВВГ(4·2,5) с Iдоп=28А, выбранный кабель проверяем по условию нагрева длительным расчетным током.

Для этого определяем токи на группах, т.к. токи всех токоприемников известны, то токи на группах находим суммированием токов электродвигателей которые подключены к данной группе

Iгр=ΣIн(3.203)

Расчетные токи на группах

I1=9+9=18А

I2=10+2+3+10+2+3=30А

I3=3+3=6А

I4=9+1+9+1=20А

Во в 2 группе расчетный ток превысил допустимую токовую нагрузку на выбранный кабель поэтому увеличиваем сечение до 4 мм² и окончательно принимаем кабель АВВГ(4·4) с Iдоп=38А

Iдон=38А≥Iраб=30А(3.204)

Условие соблюдается значит кабель выбран верно. На оставшихся группах максимальный расчетный ток вышел в 4 группе и составил 20А эту группу и принимаем в расчет при проверке выбранного кабеля по условию нагрева.

Iдоп=28А≥Iраб=20А(3.205)

Для остальных групп принимаем кабель АВВГ(4·2,5) т.к. этот кабель проходит по условию допустимого нагрева.

Выбор аппаратуры защиты и распределительного щита.

Т.к. предполагается выбор силового щита серии ПР8501 укомплектованного автоматами марки ВА51-31 с Iн=50А то предварительно будем вести расчет принимая эти автоматы, выбираем условно автомат с Iн.р.=40А и Iотс=150А.

Т.к. силовые распределительные щиты комплектуются автоматами одной серии то при выборе автоматического выключателя будем учитывать самую мощную группу а именно 2.

Суммарный ток с учетом пускового тока самого мощного двигателя.

Imax=ΣIн+(КjIп·Iн)=2+3+(7,5·10)=80А(3.206)

Т.к. 2 двигателя имеют одинаковую мощность, то при определении суммарного тока будем учитывать пусковой ток одного из этих двигателей.

Производим проверку выбранного автомата по условиям.

Uн.а.=500В≥Uн.у.=380В

Iн.а.=50А≥Iраб=30А

Iн.р.=40А≥Кн.р.·Iраб=1,1·30=33А(3.207)

Iотс=150А≥Кн.э.·Imax=1,25·80=100А

Выбранный ранее автоматический выключатель проходит по всем условиям и окончательно на всех группах принимаем автомат серии ВА51-31 с Iн=50А Iн.р.=40А и Iотс.=150А

Определяем ток на вводе в силовой щит.

Суммарные ток всех силовых групп.

Iс=ΣIг=18+30+6+20=74А(3.208)

где, ΣIг-сумма токов в группах

Общий вводной ток в силовой щит

Iв=Iс+Iо=74+6,7=80,7(3.209)

где, Iо - ток осветительной сети, в проведенных ранее расчетах Iо=6,7А

Предварительно выбираем на вводе автомат серии ВА51-33 с Iн=160А

Iотс=480А и Iн.р.=100А выбор такого автомата объясняется тем что условно был выбран силовой щит с таким типом автомата на вводе.

Суммарный ток на вводе

Imax=ΣIн+(КjIп·Iн)=18+6+20+6,7+(7,5·10+7,5·10)=200,7А(3.210)

Т.к. имеются 2 самых мощных двигателя то при расчете пускового тока на вводе будем учитывать суммарный пусковой ток этих двигателей.

Проверяем выбранный ранее автоматический выключатель по условиям.

Uн.а.=500В≥Uн.у.=380В

Iн.а.=160А≥Iраб=80,7А

Iн.р.=100А≥Кн.р.·Iраб=1,1·80,7=88А(3.211)

Iотс=480А≥Кн.э.·Imax=1,25·200,7=250,8А

Окончательно принимаем выбранный ранее автомат, т.к. он проходит по всем условиям.

Таблица 22 - Характеристики выбранных автоматических выключателей

По таблице 2.44 стр149(л-6) принимаем распределительный силовой шкаф серии ПР8501 с номером схемы 055 с исполнением по электробезопасности со степенью защиты IР21 т.к. шкаф будет устанавливаться в электрощитовой а это помещение сухое, укомплектован вводным автоматом ВА51-33 и шестью автоматами ВА51-31 на 4 автомата будет включена силовая нагрузка на 1 осветительная сеть и 1 автомат останется в резерве на случай включения дополнительной нагрузки.

Расчет силовой сети животноводческого комплекса.

Таблица 23 - Выбранное оборудование животноводческого комплекса

В таблице приведено оборудование 1 животноводческого комплекса, расчет второго аналогичен и поэтому его не приводим.

Силовая сеть животноводческого комплекса разбита на 3 группы, расчет производим аналогичным методом который использовался при расчете силовой сети молочного блока.

Моменты нагрузки на группах.

М1=Σ(Р·L)=1,5·10,5+12·10,5=141,7 кВт·м(3.212)

М2=1,5·79,5+12·79,5=1037 кВт·м

М3=4·25+1,5·25+4·25+1,5·25=275 кВт·м

Расчетное сечение кабелей на каждой группе.

S1=М1/С·ΔU=141,7/50·2,5=1,1 мм²(3.213)

S2=1037/50·2,5=8,2 мм²

S3=275/50·2,5=2,2 мм²

Значение коэффициента С и ΔU аналогично молочному блоку.

Расчетные токи в группах.

Ток электротен вентиляционной установки.

I=Р/√3·U·cosφ=12/1,7·0,38·1=18,5 А(3.214)

где, Р - мощность тен вентиляционной установки.

U - номинальное напряжение

cosφ - коэффициент мощности, т.к. нагрузка активная то cosφ=1

Т.к. все токи известны то рабочий ток на группе определяем суммированием токов электроприемников подключенных к данной группе.

I1=4+18=22А(3.215)

I2=4+18=22А

I3=9+4+9+4=26А

На всех трех группах принимаем четырехжильный кабель марки АВВГ с сечением токоведушей жилы на 1 группе 2,5 мм², на 2 - 10 мм² на 3 - 2,5 мм², выбранный кабель проверяем по нагреву длительным расчетным током. Допустимая токовая нагрузка на сечение 2,5 мм² составляет Iдоп=28А на сечение 10 мм² Iдоп=60А.

Проверка выбранного кабеля на группах.

Iдоп=28А≥I1расч=22А

Iдоп=80А≥I2расч=22А(3.216)

Iдоп=28А≥I3расч=26А

Окончательно принимаем выбранные раннее кабеля, т.к. они проходят по условию нагрева длительным расчетным током, способ прокладки кабель в трубе.

Выбор силового щита и аппаратуры защиты.

Ток на вводе в силовой щит.

Iв=Iс+Iо=70+39,8=109,8А(3.217)

где, Iс - ток силовой сети

Iо - ток осветительной сети.

Суммарный ток на вводе с учетом пускового тока самого мощного двигателя.

Imax=ΣIн+(Iн·КjIп)=35+35+4+4+(9·5,5+9·5,5)=216,8А(3.218)

Т.к. имеются два самых мощных двигателя с одинаковой мощностью, то определяем их суммарный пусковой ток.

Общие токи на группах.

I1max=28+(7·6,2)=71,4 А(3.219)

пусковой ток 1 группы аналогичен пусковому току 2 группы

I3max=4+4+(9·5,5+9·5,5)=107А(3.220)

Предварительно выбираем распределительный шкаф серии ПР8501 с автоматом на вводе ВА51-33 и 4 атоматическими выключателями серии ВА51-31 на отходящих линиях степень защиты IР21, т.к. помещение в месте установки щита сухое номер схемы 051.

Проверка выбранных автоматов по условиям (на отходящих группах принят автомат с Iн=50А Iотс=175А и Iн.р.=40А, на вводе с Iн=160А Iотс=480А и Iн.р.=150А)

При проверке автоматов на группах будем учитывать самую мощную группу, их вышло 2, т.к. они имеют одинаковую нагрузку, то в расчет принимаем одну из них.

Uн.а.=500В≥Uн.у.=380В

Iн.а=50А≥Iрасч=35А

Iн.р=40А≥Кн.р.·Iрасч=1,1·35=38,5А(3.221)

Iотс=175А≥Кн.э.·Imax=1,25·71,4=89,2А

Все условия выполняются значит окончательно на группах принимаем выбранный ранее автоматический выключатель.

Проверка выбранного автоматического выключателя на вводе.

Uн.а.=500В≥Uн.у.=380В

Iн.а.=160А≥Iрасч=135,8А

Iн.р.=150А≥Кн.р.·Iрасч=1,1·135,8=149,3А(3.222)

Iотс.=480А≥Кн.э.·Imax=1,25·216,8=271А

Все условия выполняются значит принимаем выбранный ранее на вводе автоматический выключатель серии ВА51-33 а также окончательно принимаем силовой щит серии ПР8501 с автоматом на вводе ВА51-33 и с 4 автоматами на отходящих группах серии ВА51-31.

Таблица 24 - Характеристика автоматических выключателей силового щита

Установленная мощность всего комплекса.

Руст=Рж+Рм=105+35=140 кВт (3.223)

где, Рж - суммарная мощность обоих животноводческих комплексов.

Рм - мощность молочного блока.

Мощность молочного блока.

Рм=Рс+Ро=32,5+2,5=35 кВт (3.224)

где, Рс - мощность силовой сети

Ро - мощность осветительной сети

Рс=ΣР=8+2,2+9+1,2+3,4+8+0,74=32,5 кВт(3.225)

где, ΣР - сумма мощностей силовой цепи

Мощность осветительной сети из проведенных ранее расчетах Ро=2,5 кВт

Мощность 1 животноводческого комплекса.

Рж=Рс+Ро=37+15,5=52,5 кВт(3.226)

Рс=1,5+1,5+4+4+1,5+1,5+24=37 кВт

Ро=15,5 кВт

Мощность второго животноводческого комплекса аналогична.

Составление графиков нагрузки.

Графики нагрузки составляются для того чтобы наглядно иметь представление о пиках нагрузки, а также чтобы подсчитать потребление и стоимость годовой потребленной электроэнергии. При составлении графиков нагрузок будет учитываться весь животноводческий комплекс включая молочный блок. Графики нагрузки будут составляться для летнего и зимнего периодов.

Для летнего периода будем учитывать следующие условия: вентиляция в летний период осуществляется за счет естественного проветривания и поэтому расход энергии на вентилятор и калорифер будет равняться нулю, т.к. в летнее время коровы пасутся на пастбищах соотвественното уборка навоза будет производиться 1 раз в сутки. Для составления графиков нагрузок заносим время работы технологического оборудования в таблицу.

Таблица 25 - Интервалы и время работы технологического оборудования в летний период

Освещение в летнее время почти не используется за исключением освещения во время вечернего доения и дежурного освещения. Суммарная мощность дежурного освещения Рд=1,6 кВт. Также при составлении графиков нагрузки будем считать, что в дневное время помимо производственной нагрузки включается дополнительная нагрузка затрачиваемая на бытовые нужды которая примерно составляет порядка 5 кВт. Т.к. молоко реализуется предприятием в дневное время, а доение происходит утром и вечером то будем считать, что в ночное время будет помимо освещения включена холодильная машина с интервалом работы 25 минут в час.

В зимнее время интервалы работы технологического оборудования аналогично летнему периоду за исключением навозоуборочных транспортеров, работа которых составляет 4 раза в сутки. Также в зимнее время приточный воздух с улицы подается вентилятором на калорифер где он прогревается и затем подается в верхнею зону помещений, т.к. из проведенных ранее расчетах требуемая подача воздуха равнялась 12000 м³, а подача воздуха выбранных вентиляторов в сумме равняется 12000 м³, то будем считать что вентиляционная система в зимнее время будет постоянно работать.

Таблица 26 - Интервалы и время работы технологического оборудования в зимний период

Также сводим в таблицу время работы освещения в летний и зимний период.

Таблица 27 - Интервалы и время работы осветительной сети

Дежурное освещение в летний и зимний период включено постоянно и его мощность составляет 1,6 кВт. Графики нагрузки в зимний и летний период приведены ниже.

4. Годовое потребление электроэнергии для технологического оборудования

Wгод=Р·((t·165)+(t·200))(4.1)

где, Р - номинальная мощность установки, кВт

t - время работы установки,

165-количество летних дней

200-количество зимних дней.

Родовое потребление электроэнергии для навозоуборочного транспортера.

Wгод=22·((0,6·165)+(1,2·200))=7458 кВт·ч(4.2)

Родовое потребление энергии доильной установкой.

Wгод=8·((4,2·165)+(4,2·200))=12264 кВт·ч(4.3)

Годовое потребление электроэнергии танком охладителем.

Wгод=8·((6,5·165)+(6,5·200))=18980 кВт·ч

Годовое потребление электроэнергии холодильной установкой.

Wгод=6,8·((10,2·165)+(10,2·200))=25316,4 кВт·ч(4.4)

Определяем годовое потребление электроэнергии на вентиляцию воздуха.

Wгод=54·(24·200)=259200 кВт·ч(4.5)

Годовое потребление электроэнергии на освещение.

Потребление электроэнергии на дежурное освещение.

Wгод=1,6·(24·365)=14016 кВт·ч(4.6)

Годовое потребление электроэнергии на рабочее освещение.

Wгод=18·((1,1·165)+(7,15·165))=29007 кВт·ч(4.7)

Годовое потребление на различные вспомагательные нужды.

Wгод=5·(8·264)=10560 кВт·ч(4.8)

где, 264 - среднее количество рабочих дней в году.

Общее потребление электроэнергии.

Wобщ=ΣРWгод=7458+12264+18980+25316,4+259200+14016+29007+10560=376801 кВт·ч (4.9)

Стоимость потребленной электроэнергии.

СтW=Wобщ·Ц=376801·1,3=489841,3 руб(4.10)

где, Ц - цена одного кВт·ч

Выбор Т.П. расчет наружных сетей.

Расчет перспективных нагрузок.

Для проектирования подстанции необходимо знать нагрузки. Расчетные нагрузки линий 10 кВ и трансформаторных подстанций 10/0,4 определяется суммированием максимальных нагрузок на вводе к потребителям с учетом коэффициента одновременности.

Таблица 28 - Установленная мощность потребителей

5. Установленная мощность потребителей с учетом коэффициента одновременности в дневной максимум

Р=Руст·Ко·Кд(5.1)

где, Руст - установленная мощность потребителя, кВт

Ко - коэффициент одновременности

Кд - коэффициент дневного максимума. (Кд=0,8 стр.67 (л-1))

Мощность гаража

Рг=15·0,6·0,8=7,2 кВт

Мощность вентсанпропускника

Рв=10·0,8·0,8=6,4 кВт

Мощность вентпункта

Рве=4,7·0,8·0,8=3 кВт

Мощность артскважины

Ра=16,5·1·0,8=13,2 кВт

Мощность резервной артскважины

Рра=2,7·0,3·0,8=0,6 кВт

Мощность родильного отделения

Рр=50·0,9·0,8=36 кВт

Мощность животноводческого комплекса N1

Рж=52,5·0,7·0.8=37 кВт

Мощность животноводческого комплекса N2

Рж2=52,5·0,7·0,8=37 кВт

Мощность молочного блока

Рм=35·0,8·0,8=22,4 кВт

Мощность котельной.

Рк=30·0,9·0,8=21,6 кВт

Суммарная нагрузка в дневной максимум.

Рд=ΣР=7,2+6,4+3+13,2+0,6+36+37+37+22,4+21,6=184 кВт (5.2)

где, ΣР - сумма мощностей

Полная мощность в дневной максимум

S=Рд/cosφ=184/0,8=230 кВа(5.3)

Определяем активную мощность потребителей в вечерний максимум.

Рв=Руст·Ко·Кв (5.4)

где, Кв - коэффициент вечернего максимума Кв=0,7

Уличное освещение

Ру=12·1·0,7=8,4 кВт

Мощность арсткважины

Ра=16,5·1·0,7=11,5 кВт

Мощность резервной артскважины

Рра=2,7·0,3·0,8=0,6 кВт

Мощность родильного отделения

Рр=50·0,9·0,7=31,5 кВт

Мощность животноводческого комплекса N1

Рж1=52,5·0,7·0,7=32,4 кВт

Мощность животноводческого комплекса N2

Рж2=52,5·0,7·0,7=32,4 кВт

Мощность молочного блока

Рм=35·0,8·0,7=19,6 кВт

Мощность котельной

Рк=30·0,9·0,7=18,9 кВт

Суммарная нагрузка в вечерний максимум.

Рв=8,4+11,5+0,6+31,5+32,4+32,4+19,6+18,9=145,3 кВт

Полная вечерняя нагрузка.

Sв=Рв/cosφ=145,3/0,8=181,6 кВа(5.5)

Силовой трансформатор выбираем с учетом максимальной нагрузки потребителя, максимальная нагрузка вышла в дневной максимум и составила 230 кВа Рд=230 кВа>Рв=181,6 кВа и поэтому принимаем силовой трансформатор с учетом дневного максимума.

Трансформатор выбираем согласно соотношению.

Sн≥Sрасч(5.6)

где, Sн - номинальная мощность трансформатора, кВа

Sрасч - расчетная мощность, кВа

Выбираем силовой трансформатор ТМ-250 с Sн=250 кВа

Sн=250 кВа≥Sрасч=230 кВа

условие выполняется значит трансформатор выбран верно.

Таблица 29 - Технические характеристики силового трансформатора

Расчет линии 10 кВ

Электрический расчет ВЛ-10 кВ производится с целью выбора марки и сечения провода. Расчет производим по экономической плотности тока.

Максимальный ток участка в дневной и вечерний максимум.

Iд=Sд/√3·Uн=230/1,73·10=13.2А(5.7)

Iв=Sв/√3·Uн=181,6/1,73·10=10,4А(5.8)

где, Uн - номинальное напряжение с высокой стороны.

Провод выбирают по наибольшему максимуму. Экономическую плотность тока определяют по таблице 23.4 (л-7) в зависимости от времени использывания максимальной мощности выбираем jэ=1,1

Расчетное сечение.

Fэ=Imax/jэ=13,2/1,1=12мм²(5.9)

где, Imax - максимальный ток на вводе.

Принимаем сечение провода согласно 3 климатическому району которая согласно ПУЭ для ВЛ-10кВ должно быть не менее 50 мм² при наличии стальной жилы и 70 мм² без стальной жилы, принимаем провод АС-50 с Iдоп=210 А: Rо=0,6Ом/км, Xо=0,38Ом/км

Выбранный провод проверяем по условию нагрева длительным расчетным током. Iдоп=210А≥Iрасч=13,2А(5.10)

Условие выполняется значит провод не будет нагреваться.

Определяем потери напряжения в линии.

ΔUрасч=(Р·Ro+Q·Xо)l/Uн=(184·0,6+161,9·0,38)10/10=171В(5.11)

где, Р - активная мощность, кВт

Rо - активное сопротивление линии, Ом/км

Xо - реактивное сопротивление линии, Ом/км

l - длина линии 10 кВ

Uн - номинальное напряжение, кВ

Определяем реактивную мощность по формуле приведенной ниже.

Q=Р·tgφ=184·0,88=161,9 кВар(5.12)

где, tgφ - коэффициент реактивной мощности

tgφ=sinφ/cosφ=0,66/0,75=0,88

sinφ=0,66 стр.56 (л-7)

Потеря напряжения в %

ΔU%расч=ΔUрасч/Uн·100%=171/10000=0,1%(5.13)

Расчет линии 0,4 кВ

Расчет производим методом экономических интервалов начиная расчет с самого удаленного участка.

Расчет производится по следующим формулам.

Мощность на участке

Руч=ΣР·Ко(5.14)

где, ΣР - сумма мощностей участка

Ко - коэффициент одновременности зависящий от числа потребителей.

Полная мощность участка

Sуч=Руч/cosφ(5.15)

где, cosφ - коэффициент мощности

Эквивалентная мощность.

Sэкв=Sуч·Кд(5.16)

где, Кд - коэффициент динамики, Кд=0,7 стр.56 (л-7)

Расчет мощностей на участках

От подстанции отходит 3 питающих линий 0,4 кВ, расчет 1 отходящей линии.

Участок 1-2

Р1-2=Р2=4,7 кВт

Sуч=4,7/0,8=5,8 кВа

Sэкв=5,8·0,7=4,1 кВа

Участок 0-1

Руч=(Р1+Р2)·Ко=(10+4,7)·0,9=13,2 кВт

Sуч=13,2/0,8=16,5 кВа

Sэкв=16,5·0,7=11,5 кВа

Участок 4-7

Р4-7=Р7=30 кВт

Sуч=30/0,8=37,5 кВа

Sэкв=37,5·0,7=26,2 кВа

Участок 5-6

Р5-6=Р6=2,7 кВт

Sуч=2,7/0,8=3,3 кВа

Sэкв=3,3·0,7=2,3 кВа

Участок 4-5

Р4-5=(Р5-6+Р6)·Ко=(2,7+16,5)·0,9=17,2 кВт

Sуч=17,2/0,8=21,6 кВа

Sэкв=21,6·0,7=15,1 кВа

Участок 3-4

Р3-4=(Р4-5+Р4-7)·Ко=(17,2+30)·0,9=42,4 кВт

Sуч=42,4/0,8=53,1 кВа

Sэкв=53,1·0,7=37,1 кВа

Участок 0-3

Р0-3=(Р3+Р3-4)·Ко=(15+42,4)·0,9=51,6 кВт

Sуч=51,6/0,8=64,5 кВа

Sэкв=64,5·0,7=45,2 кВа

Участок А-0

РА-0=(Р0-1+Р0-3)·Ко=(13,2+51,6)·0,9=58,3 кВт

Sуч=58,3/0,8=72,9 кВа

Sэкв=72,9·0,7=51 кВа

Провод выбирается по эквивалентной мощности с учетом климатического района, выбираем провод А-35 который может выдерживать нагрузку до 1035 кВа и ΔUтабл=0,876, наибольшая эквивалентная мощность вышла на участке А-0 и составила 51 кВа

Sпров=1035кВа≥Sэкв=51кВа

Согласно этому условию выбранный провод выдерживает расчетную нагрузку и окончательно принимаем именно его.

Проверка выбранного провода на потери напряжения, для этого находим потери напряжения на всех участках.

Uуч=Uтабл·Sуч·Lуч·10(5.17)

где, Uтабл - табличные потери напряжения выбираются в зависимости от марки провода (Uтабл=0,876 стр.36 (л-7)

Lуч - длина участка, м

U1-2=0,876·5,8·140·10=0,6%

U0-1=0,876·16,5·85·10=1,2%

U4-7=0,876·37,5·35·10=1,1%

U5-6=0,876·3,3·20·10=0,02%

U4-5=0,876·21,6·15·10=0,2%

U3-4=0,876·53,1·45·10=2%

U0-3=0,876·64,5·40·10=2,2%

UА-0=0,876·72,9·3·10=0,19%

Производим суммирование потерь напряжения на участке А-2 и А-7

UА-2=U1-2+U0-1+UА-0=0,6+1,2+0,19=1,9%(5.18)

UА-7=UА-0+U4-7+U5-6+U4-5+U3-4+U0-3=0,19+1,1+0,02+0,2+2+2,2=5,7%

Согласно ПУЭ допустимая потеря напряжения на ВЛ-0,4кВ составляет 6% наибольшая потеря напряжения вышла на участке А-7 и составила 5,7% что удовлетворяет требованию ПУЭ и поэтому окончательно принимаем на всех участках провод марки А-35

Расчет 2 отходящей линии.

2 линия питает молочный блок и 1 животноводческий комплекс.

Участок 8-9

Р8-9=Р9=35 кВт

S8-9=35/0,8=43,7 кВа

Sэкв=43,7·0,7=30,6 кВа

Участок А-8

РА-8=(Р8-9+Р8)·Ко=(35+66,2)·0,9=91,8 кВт

SА-8=91,8/0,8=113,8 кВа

Sэкв=113,8·0,7=79,6 кВа

Для второй отходящей линии принимаем провод А-35

Sпров=1035кВа>Sэкв=79,6кВа

условие выполняется значит провод выбран верно.

Проверка выбранного провода на потери напряжения.

U8-9=0,876·43,7·35·10=1,3%

UА-8=0,876·113,8·45·10=4,4%

Суммарная потеря напряжения на участках

UА-9=U8-9+UА-8=1,3+4,4=5,7%

Полученный процент потерь удовлетворяет требованиям ПУЭ и выбранный ранее провод принимаем окончательно.

Расчет 3 отходящей линии.

Третья линия питает родильное отделение и 2 животноводческий комплекс.

Участок 10-11

Р10-11=Р11=50 кВт

Sуч=50/0,8=62,5 кВа

Sэкв=62,5·0,7=43,7 кВа

Участок А-10

РА-10=(Р10-11+Р10)·Ко=(50+66,2)·0,9=104,5 кВт

Sуч=104,5/0,8=130,7 кВа

Sэкв=130,7·0.7=91,5 кВа

Т.к. протяженность линии и расчетная мощность вышла большая то принимаем провод марки А-70 с Uтабл=0,387

Потери напряжения на участках.

U10-11=0,387·62,5·30·10=0,72%

UА-10=0,387·130,7·90=4,5%

Потери напряжения на всей линии.

UА-11=U10-11+UА-10=0,72+4,5=5,2%

Отклонение напряжения находится в допустимых пределах значит окончательно принимаем выбранный ранее провод.

Расчет токов коротких замыканий.

Расчет производим методом именованных величин, этим методом пользуются при расчетах токов коротких замыканий (к.з.) с одной ступенью напряжения, а также в сетях напряжением 380/220 В. В последнем случае учитывают: активное и реактивное сопротивление элементов схемы, сопротивление контактных поверхностей коммутационных аппаратов, сопротивление основных элементов сети - силовых трансформаторов, линий электропередачи. Напряжение, подведенное к силовому трансформатору, считают неизменным и равным номинальному. Расчетная схема электроснабжения и схема замещения будет приведена ниже.

Сопротивление силового трансформатора 10/0,4 кВ

Zт=Uк.з.·U²ном/(100·Sном.т.)=4,5·0,4²·10³/(100·250)=29 Ом(5.19)

где, Uк.з. - напряжение короткого замыкания, в предыдущих расчетах был выбран силовой трансформатор с Uк.з=4,5%

Uном - номинальное напряжение с низкой стороны, кВ

Sном - номинальная мощность силового трансформатора, кВа

Трехфазный ток к.з. в точке К1

Iк1=Uном/(√3·(Zт+Zа))=400/(1,73·(29+15)=4,71 кА(5.20)

где, Zа - сопротивление контактных поверхностей коммутационных аппаратов принимают равным 15 Ом стр.34 (л-7)

Находим сопротивление первой отходящей линии ВЛ N1

Индуктивное сопротивление линии

Хл=Хо·l=0,35·380=133 Ом(5.22)

где, Хо - индуктивное сопротивление провода, для провода марки А-35 Хо=0,35 Ом/м

l - длина линии, м

Активное сопротивление линии

Rл=Rо·l=0,85·380=323 Ом(5.23)

где, Rо - активное сопротивление провода, для провода марки А-35 Rо=0,59 Ом/м

Результирующее сопротивление

Zрез=√(Хл)²+(Rл)²=√(133)²+(323)²=349 Ом(5.24)

Сопротивление второй отходящей линии, длина линии l=80м

Индуктивное сопротивление линии

Хл=0,35·80=28 Ом

Активное сопротивление линии

Rл=0,85·80=68 Ом

Результирующее сопротивление.

Zрез=√(28)²+(68)²=73,5 Ом

Сопротивление третьей отходящей линии, длина линии l=120м индуктивное и активное сопротивления выбранного провода Хо=0,35 Ом/м Rо=0,59 Ом/м стр 40 (л-7)

Индуктивное сопротивление линии.

Хл=0,35·120=42 Ом

Активное сопротивление линии

Rл=0,59·120=70,8 Ом

Результирующее сопротивление

Zрез=√(42)²+(70,8)²=82,3 Ом

Определяем токи коротких замыканий в точке К1

Трехфазный ток к.з. в точке К1

I³к2=Uном/(√3·(Zт+Zл))=400/(1,73·(29+349))=0,61 кА(5.25)

Двухфазный ток к.з.

I²к2=0,87·I³к2=0,87·0,61=0,53 кА(5.26)

Однофазный ток к.з.

Iк2=Uф/√[(2·(Rл)²)+(2·(Хл)²)]+1/3Zтр.=230/√[(2·(323)²)+(2·(133)²)]+104=0,38 кА

где, Zтр. - сопротивление трансформатора приведенное к напряжению 400 В при однофазном к.з.

Расчет токов коротких замыканий в точке К3

Трехфазный ток к.з.

I³к3=400/(1,73·(29+73,5))=2,2 кА

Двухфазный ток к.з.

I²к3=0,87·2,2=1,9 кА

Однофазный ток короткого замыкания

Iк3=230/√[(2·(68)²)+(2·(28)²)]+104=1,1 кА

Расчет токов коротких замыканий в точке К4

Трехфазный ток к.з.

I³к.з.=400/(1,73·(29+82,3))=2 кА

Двухфазный ток к.з.

I²к.з.=0,87·2=1,7 кА

Однофазный ток к.з.

Iк4=230/√[(2·(70,8)²)+(2·(42)²)]+104=1 кА

Выбор оборудования на питающую подстанцию

Выбор автоматических выключателей на отходящих линиях.

Автоматические выключатели предназначены для автоматического отключения электрических цепей при коротких замыканий или ненормальных режимах работы, а также для нечастых оперативных включений и отключений. Автоматические выключатели выбираются по следующим условиям.

Uн.а≥Uн.у.

Iн.а≥Iн.у.(5.28)

Iн.р.≥Кн.т.·Iраб

Iпред.отк.≥Iк.з.

где, Uн.а. - номинальное напряжение автомата

Uн.у. - номинальное напряжение установки

Iн.а. - номинальный ток автомата

Iн.у. - номинальный ток установки

Iраб - номинальный или рабочий ток установки.

Кн.т. - коэффициент надежности расцепителя.

Iпред.окл. - максимальный ток короткого замыкания который автомат может отключить без повреждения контактной системы

Iк.з. - максимально возможный ток короткого замыкания в месте установки автомата.

Выбор автомата для первой отходящей линии.

Рабочий ток линии

Iраб=S/√3·Uн=65,2/1,73·0.4=94,4 А(5.29)

где, S - полная мощность первой линии, из предыдущих расчетов Sл=65,2 кВа.

Определяем рабочий ток с учетом коэффициента теплового расцепителя

Кн.т.·Iраб=1,1·94,4=103,8(5.30)

Принимаем для первой питающей линии автомат серии А3710Б с Iн=160 А Iн.р.=120 А и Iпред.отк=32 кА

Uн.а.=440В≥Uн.у.=380В

Iн.а.=160А≥Iраб=94,4А(5.31)

Iпред.откл=32А≥Iк.з.=0,61кА

Максимальный ток короткого замыкания взят из предыдущих расчетах.

Все условия выполняются, значит автомат выбран верно.

Выбор автомата на второй отходящей линии.

Рабочий ток линии.

Iраб=Sл/√3·Uн=92,8/1,73·0,4=134,6 А(5.32)

Расчетный ток теплового расцепителя

Кн.р.·Iраб=1,1·134,6=148,2 А(5.33)

Для второй линии принимаем автомат серии А3134 с Iн=200А Iн.р.=150А и Iпред.отк.=38А

Выбор автомата на второй отходящей линии.

Рабочий ток линии

Iраб=114,1/1,73·0,4=165,3 А(5.34)

Расчетный ток теплового расцепителя.

Кн.р.·Iраб=1,1·165.3=181,8(5.35)

Для третьей линии принимаем автомат серии А3134 с Iн=200А Iн.р.=200 А и Iпред.окл=38 А

Таблица 30 - Технические данные выбранных автоматических выключателей

Выбор трансформатора тока

Выбор трансформатора тока сводится к сравнению тока в первичной цепи к току в форсированном режиме.

Номинальный первичный ток.

Iн1=Sн.т./√3·Uн=250/1,73·0,4=362,3 А(5.31)

где, Sн.т. - номинальная мощность выбранного трансформатора

Uн - номинальное напряжение с низкой стороны.

Ток в цепи в форсированном режиме.

Iраб.фор.=1,2·362,3=434,7 А(5.32)

Выбираем трансформатор тока серии ТК-20 у которого Uном=660В Iном=400А стр 112 (л-6)

I1=500А≥Iраб.фор.=434,7А(5.33)

У выбранного трансформатора тока выполняется условие по первичному току значит окончательно принимаем именно его.

Выбор рубильника

Рубильник предназначен для нечастых включений и отключений вручную электроустановок до 660В. Выбор рубильника сводится к сравнению рабочего тока электроустановки к номинальному току на которое рассчитана его контактная система. Из предыдущих расчетах Iраб=362,3А

Принимаем рубильник серии Р34 с Iн=400 А стр.112 (л-7)

Iн.руб=400А≥Iраб=362,3А(5.34)

Условие выполняется значит рубильник выбран верно.

Выбор оборудования с высокой стороны.

Выбор предохранителя с высокой стороны.

Высоковольтные предохранители в схемах электроснабжения

потребителей применяют в основном для защиты силовых трансформаторов от токов коротких замыканий.

Ток номинальный трансформатора с высокой стороны.

Iн.тр.=Sн.тр./√3·Uн=250/1,73·10=14,4 А(5.35)

где, Sн.тр. - номинальная мощность силового трансформатора

Uн - номинальное напряжение с высокой стороны

По номинальному току трансформатора выбираем плавкую вставку, обеспечивающую отстройку от бросков намагничивающего тока трансформатора.

Iв=(2…3)Iн.тр.=2,5·14,4=36 А(5.36)

Выбираем предохранитель ПК-10/40 с плавкой вставкой на 40 А стр45 (л-6)

Выбор разъединителя

Разъединитель предназначен для включения и отключения электрических цепей под напряжением но без нагрузки а также он создает видимый разрыв. Выбор разъединителя производится по следующим условиям.

Uн.р.≥Uн.у(5.37)

Iн.р.≥Iраб

где, Uн.р. - номинальное напряжение разъединителя

Uн.у - номинальное напряжение установки

Iн.р. - ток номинальный разъединителя

Iраб - максимальный рабочий ток.

Из предыдущих расчетах Iраб=13,2 А, номинальное напряжение с высокой стороны Uн.у.=10 кВ

Принимаем разъединитель РЛН-10/200 с Iн.р.=200А и Uн.р.=10 кВ

Проверка выбранного разъединителя по условиям.

Uн.р.=10кВ≥Uн.у.=10кВ

Iн.р.=200А≥Iраб=13,2А

Все условия выполняются значит разъединитель выбран верно.

Таблица 31 - Данные разъединителя заносим в таблицу

Выбор разрядников с высокой и низкой стороны

Защиту элементов электроустановки от перенапряжений осуществляют при помощи вентильных разрядников. С высокой стороны выбираем разрядник типа РВО-10 разрядник вентильный облегченной конструкции, наибольшее допустимое напряжение U=12,7 кВ, пробивное напряжение при частоте 50 Гц не менее 26 кВ. Со стороны 0,4 кВ принимаем вентильный разрядник типа РВН-0,5 стр.65 (л-7).

Расчет заземляющих устройств

Подстанция питающая ферму расположена в 3 климатической зоне, от трансформаторной подстанции отходят 3 воздушные линии (В.Л.) на которых в соответствии с ПУЭ намечено выполнить 6 повторных заземлений нулевого провода. Удельное сопротивление грунта ρ0=120 Ом. Заземляющий контур в виде прямоугольного четырехугольника выполняют путем заложения в грунт вертикальных стальных стержней длиной 5 метров и диаметром 12 мм, соединенных между собой стальной полосой 40·4 мм. Глубина заложения стержней 0,8 м полосы 0,9 м.

Расчетное сопротивление грунта стержней заземлителей.

Ррасч=Кс·К1·ρ0=1,15·1,1·120=152 Ом·м(5.38)

где, Кс - коэффициент сезонности принимают в зависимости от климатической зоны, Кс=1,15 табл.27.1 (л-8)

К1 - коэффициент учитывающий состояние грунта при измерении К1=1,1 таблица 27.3 (л-8)

Сопротивление вертикального заземлителя из круглой стали.

Rв=0,366·ρрасч(2·l/lgd+0,5lg·(4hср+l/4hср-l))/l=0,366·152(2·5/lg0,012+0,5lg·(4·3,3+5/

/4·3,3-5))/5=31,2 Ом (5.39)

где, d - диаметр стержня

l - длина электрода

h - глубина заложения, равная расстоянию от поверхности земли до середины трубы или стержня.

Сопротивление повторного заземлителя Rп.з. не должно превышать 30 Ом при ρ=100 Ом·м и ниже. При ρ>100 Ом·м допускают применять

Rп.з.=30ρ/100=30·152/100=45 Ом(5.40)

Для повторного заземления принимаем один стержень длиной 5 м и диаметром 12 мм, сопротивление которого 34,5Ом<45Ом

Общее сопротивление всех 6 повторных заземлителей.

rп.з.=Rп.з./n=31,2/6=5,2 Ом(5.41)

где, Rп.з. - сопротивление одного повторного заземления

n - число стержней

Расчетное сопротивление заземления в нейтрали трансформатора с учетом повторных заземлений.

rиск=rз·rп.з./(rп.з.-rз)=4·5,2/(5,2-4)=17,3 Ом(5.42)

где, rз - сопротивление заземлителей.

В соответствии с ПУЭ сопротивление заземляющего устройства при присоединении к нему электрооборудования напряжением до и выше 1000 В не должно быть более 10 Ом.

rиск=125/8=15,6 Ом(5.43)

Принимаем для расчета наименьшее из этих значений rиск=10 Ом

Определяем теоретическое число стержней.

nт=Rв/rиск=31,2/10=3,12(5.44)

Принимаем 4 стержня и располагаем их в грунте на расстоянии 5 м один от другого.

Длина полосы связи.

lr=а·n=5·4=20 м(5.45)

Сопротивление полосы связи.

Rп=0,366·ρрасч·lg[2l²/(d·n)]/l=0,366·300·lg[2-20²/0,04·82]/20=24,2 Ом(5.46)

ρрасч=2,5·1·120=300 Ом таблица 27.2 и 27.9 (л-7). При n=4 а/l=5/5=1 ηв=0,69 и ηг=0,45.

Действительное число стержней.

nд=Rв·ηг[1/(rиск·ηг)-1/Rп]ηв=31,2·0,45[1/(10·0,45)-1/24,2]·0,69=3,5(5.47)

Принимаем для монтажа nт=nд=4 стержня и проводим проверочный расчет.

Действительное сопротивление искуственного заземления.

rиск=Rв·Rп/(Rп·n·ηв+Rв·ηп)=31,2·34,2/(21,2·4·0,69+31,2·0,45)=9,4Ом<10Ом (5.48)

Сопротивление заземляющего устройства с учетом повторных заземлений нулевого провода.

rрасч=rиск·rп.з./(rиск+rп.з.)=9,4·5,2/(9,4+5,2)=34,2(5.49)

Если же расчет выполнен без учета полосы связи то действительное число стержней.

nд=n/ηв=4/0,69=5,8(5.40)

Электрооборудование навозоуборочного транспортера работает в окружающей среде, параметры которой значительно отклоняются от установленных норм для электродвигателей и аппаратуры управления. К таким параметрам относят: влажность, загазованность, запыленность и резкие колебания температуры воздуха в течении суток. В животноводческом помещении где находится навозоуборочный транспортер наблюдается повышение влажности воздуха, концентрация углекислого газа, аммиака, сероводорода, при значительных колебаниях температуры. Совокупное действие этих факторов вызывает увлажнение и постепенное разрушение изоляции со снижением сопротивления и повышением утечки тока на корпус. Особенно вредно это воздействие на электродвигатель, когда он не работает и его обмотка не нагревается и не подсушивается или когда он работает малое число в сутки, что характерно для электродвигателей навозоуборочного транспортера.

Влажная, содержащая агрессивные газы воздушная среда стойлового помещения вызывает коррозию электрических контактов и конструктивных элементов электрических машин и аппаратов. Вследствие этого увеличивается переходное сопротивление контактов, повышается их нагрев, что способствует еще большей коррозии и следовательно, нарушению электрического контакта. Из-за коррозии ослабляется упругость пружин электрических пускателей, что служит причиной нарушения их работы. Коррозия крепежных деталей затрудняет разборку оборудования. Для увеличения срока службы электроаппаратуры навозоуборочного транспортера щит управления с пускозащитной аппаратурой выбирается со степенью защиты IР 54, провода и кабели для питания силовых и цепей управления прокладываются в трубах.

Навозоуборочный транспортер ТСН-160 имеет значительную протяженность доходящую до десятков метров имеет большое число рабочих деталей с движущимися трущимися поверхностями, трущиеся элементы подвержены износу, заклиниванию создавая тем самым аварийные режимы для приводных электродвигателей. Бывают случаи, когда движущиеся наружные части наклонных транспортеров примерзают к неподвижным элементам конструкции, и вследствие этого надо тщательно выбирать и настраивать защиту электродвигателей, в противном случае электродвигатели будут часто выходить из строя.

Исследования показали, что срок службы электрооборудования в условиях сельского хозяйства сокращается в несколько раз. Поэтому для навозоуборочного транспортера, который находится в помещении с повышенной влажностью целесообразно выбирать электродвигатели и аппаратуру управления сельскохозяйственного назначения (закрытые с химовлагостойкой изоляцией обмоток)

6. Безопасность жизнедеятельности на производстве

Многочисленные случаи травматизма, связанные с электрическим током, бывают вызваны различными причинами. Основные из них следующие: нарушение правил электробезопасности в охранной зоне линии электропередачи, а также при устранении неисправностей на подстанциях и в распределительных щитах, при эксплуатации передвижных машин на зернотоках и оборудования на животноводческих фермах, нарушение технологии монтажа и демонтажа электроустановок, замена электроламп под напряжением, использование неисправного инструмента и т.д.

Основные правила электробезопасности должны знать прежде всего электромонтеры, механизаторы, разнорабочие, а также представители других профессий, связанные с электричеством непосредственно или косвенно.

Животноводческая ферма крупно рогатого скота запитана от трансформаторной подстанции с глухозаземленной нейтралью. Сеть выполнена четурехпроводой.

Нулевой провод повторно заземляется в конце линии при вводе в здание. От опоры до распределительного щита прокладывается кабель.

Ферма относится к помещениям с особой опасностью поражения электрическим током, которые характеризуются наличием:

- токоведущих частей оборудования

- токоведущих полов

- токопроводящих стен и потолков

На ферме необходимо предусматривать повторное заземление нулевого провода при вводе в здание. Согласно правил устройства электроустановок (ПУЭ) металлические части всех станков и оборудования, способные оказаться под напряжением заземляются.

Мероприятия по производственной санитарии и технике безопасности.

Производственные помещения фермы должны удовлетворять требованием СНИП и санитарным нормам проектирования промышленных предприятий. Производственная санитария обеспечивает санитарно гигиенические условия труда, сохраняет условия частичной безопасности работ, сохраняет здоровье трудящихся на производстве способствует повышению производительности труда.

Помещение для обслуживающего персонала оборудуют отоплением и водопроводом. Отопление предусмотрено от котельной, которая находится недалеко от фермы.

Водоснабжение производится от водонапорной башни.

Гигиенические нормативы и параметры микроклимата определены ГОСТ 12.1005-88. Для обеспечения благоприятных условий работы нормированная освещенность ринята согласно СНИП-11-4-90 и отраслевым нормам. Из индивидуальных средств ащиты предусмотрены диэлектрические перчатки, диэлектрические калоши, диэлектрические коврики, а также инструмент с изолирующими ручками.

Анализ состояния производственного травматизма в совхозе.

Таблица 32

Защитные меры в электроустановках

Проектом предусмотрено, что все щиты: силовые, управления и осветительные размещены в специально отведенном месте. Для защиты людей от случайных прикосновений в момент включения электроустановок вся пускозащитная аппаратура применяется закрытого типа. Силовые шкафы запираются на замок.

Электрическая изоляция токоведущих частей электроустановок является важным фактором безопасности людей, поэтому периодически проводится контроль состояния изоляции.

На ферме применяется переносной электроинструмент и переносной источник освещения - светильник. Учитывая, то что помещения фермы с повышенной опасностью поражения электрическим током, при использовании переносного электрического инструмента предусмотрено пользования изолирующими защитными средствами (диэлектрический коврик, калоши и перчатки). Питание переносного электроинструмента осуществляется через гибкий кабель.

Инструменты подключаются к сети через штепсельную розетку с заземляющим контактом (штырьком). Устройство розетки имеет конструкцию исключающую ошибочное включение заземляющего контакта в гнездо имеющее напряжение.

Предусмотрено не реже одного раза в месяц проверка мегомметром изоляцию ручного электроинструмента, а также проверка отсутствия обрыва заземляющей жилы. Линия 0,4 кВ питающая ферму выполняется проводом одинакового сечения. В трехфазных четырехпроходных сетях до 1000В с глухозаземленной нейтралью применяется зануление с повторным заземлением.

Безопасность жизнедеятельности в чрезвычайных ситуациях

Атмосферное электричество проявляется в виде разрядов молний. Прямой удар молнии в здание может поражать не только людей и животных, но и вызвать пожары и взрывы, разрушение каменных и бетонных сооружений, расщеплять деревянные опоры воздушных линий и повреждать изоляцию.

Согласно инструкции РД 34.21.122-87 расположенные в сельской местности небольшие строения с неметаллической кровлей, принадлежащих к 3 категории подлежат защите от прямых ударов молний одним из упрошенных методов.

Согласно ПУЭ животноводческая ферма СПК «Садовод» находится на территории со среднегодовой продолжительностью гроз от 20 до 40 часов.

Ожидаемое количество поражений молний в год.

N=(В+3·hx)·(l+3·hx)·n/10=(21+3·6,64)·(75+3·6,64)·2,5/10=0,0097 ударов в год (6.1)

где, В - ширина защищаемого здания, В=21 м

l - длина здания, l=75м

hx - высота до крыши здания, hx=6,64 м

n - среднее число поражений молний 1 км² земной поверхности в год в месте расположения здания, n=2,5

Защита производится двойным стержневым молниеотводом, состоящим из двух стержневых молниеотводов одинаковой высоты, стоящих друг от друга на расстоянии L, высотой hx≤6,64 м. При L>hx высота зоны защиты hс в середине между молниеотводами.

hс=h0-(0,17+3·10·h)·(L-h)=17-(0,17+3·10·20)·(30-20)=9,3 м(6.2)

где, h0 - зона защиты молниеотвода, м

h0=0,85·h=0,85·20=17м(6.3)

где, h - высота молниеотвода, h=20м

Ширина зоны защиты 2rc на уровне земли в середине между молниеотводами.

2·rc=2r0(6.4)

Ширина зоны защиты 2rc,x на высоте hx в середине между молниеотводами при L>h

2·rc,x=2·r0·hc-hx/hc (6.5)

где, r0-половина ширины зоны защиты

r0=(1,1-0,002·h)·h=(1,1-0,002·20)·20=21,2 м (6.6)

Радиус зоны защиты торцевых областей на высоте hx

rx=(1,1-0,002·h)·(h-hx/0,85)=(1,1-0,002·20)·(20-6,64/0,85)=12,8 м(6.7)

2rcx=2·21,2·9,3-6,64/9,3=12,1 м

В данном дипломном проекте предложено внедрить в технологический процесс, навозоуборочный транспортер ТСН-160 производительностью 5 тонн в час.

Капитальные вложения на установку с учетом затрат на приобретение, транспортировку и монтаж составляет 190000 рублей.

Рассчитываем эксплуатационные затраты при внедрение ТСН-160.

ΣU=Uз.пл.+Uа.+Uт.р.+Uэл.эн.=8760+25300+17710+9695,4=61465 (8.1)

где, Uз.пл – затраты на заработную плату, руб/год

Uа – амортизационные отчисления, руб/год

Uт.р – затраты на тех.обслуживание и ТР, руб/год

Uэл.эн. – затраты на электрическую энергию, руб/год

Расчет заработной платы производится из учета того, что тарифная ставка рабочего на удалении навоза составляет 30 рублей за час.

Определяем суточные издержки на заработную плату при удаление навоза.

Uз.пл=Зпл.ч·t=30·3,6=108 руб/сут (8.2)

где, Зпл.ч – заработная плата за один час работы, руб/ч.

t - время уборки навоза в сутки, учитывая то что время также тратится на сгребание навоза в каналы принимаем в расчет это время и время работы навозоуборочного транспортера в сутки.

Определяем затраты на заработную плату при годовой уборки навоза.

Uз.пл=Uз.пл.уд×m=108·365=39420 руб/год (8.3)

где, m - количество дней в году.

Определяем амортизационные отчисления

Ua=Бс×а/100=230000·12,5/100=25300 руб/год(8.4)

где, а - норма амортизации

Определяем затраты на техобслуживание и ТР

Uтр=0,7×Ua=0,7·25300=17710 руб/год(8.5)

Затраты на электроэнергию.

Uэл.эн.=Wгод·Ц=7458·1,3=9695,4 руб/год(8.6)

Wгод - годовое потребление электроэнергии, из проведенных ранее расчетах Wгод=7458 кВт·ч (8.7)

Ц - цена 1 кВт·ч

Подсчитываем годовую экономию сравнивая затраты на данную систему уборки навоза с гидравлической системой, сумма затрат при гидравлической уборке навоза составляет ΣUг=85740 рублей в год.

Доход от внедрения данной системы.

Чд=ΣUг-ΣUт=85740-61465=24275 руб/год

Эффективность от внедрения

Эв=Чд/ΣU·100=24275/61465·100=39,4 %(8.10)

Вышеприведенные данные показывают что внедрение данной системы уборки навоза экономически целесообразно по сравнению с гидравлической системой, которая значительно дороже и в процессе монтажа и в процессе эксплуатации, сравнивание выбранной системы с гидравлической связана с тем что в настоящие время эти две системы доминируют на фермах, остальные системы не получили такого широкого применения.

В данном дипломном проекте также предложено внедрить новую систему электроснабжения которая заменит старую систему. Находящееся в совхозе на данное время система устарела и была изношена вследствие этого увеличивались затраты на техническое содержание что вело к уменьшению рентабельности производства, не говоря уже о перепадах напряжения и аварийных отключений, что вело к нарушению технологических процессов на ферме и оказывало вредное влияние на работу всего электрооборудования.

Таблица 33 - Годовые издержки хозяйства на содержание и обслуживание электроснабжающей системы

Капитальные вложения строительство линии 0,4 кВ

Квл=Ст1км·L=170000·0,445=66750 т.руб.

где, Ст1км - стоимость и монтаж одного километра линии 0,4 кВ, т.руб.

L - длина линии 0,4 кВ, м

Стоимость выбранной комплектной трансформаторной подстанции 320000 тысяч рублей.

Капитальные вложения на установку новой системы электроснабжения.

Кв=Кввл+Квт.п.=66750+320000=386750 т.руб.

где, Квт.п. - затраты на покупку и монтаж КТП

Затраты на амортизацию.

Uа=Кв·а/100%=386750·12,5/100=38468 т.руб.

Затраты на техническое обслуживание.

Uт.о.=0,7·Uа=0,7·48468=26927,6 т.руб.

Годовая издержки на содержание действующей системы

Uг=Uт+Uт=26927+14469=42396 т.руб

где, Uт - затраты на текущее содержание системы

Uт - затраты вызванные износом оборудования электроснабжения

Годовая экономия при внедрении предлагаемой системы электроснабжения.

Г.Э.=Uв-Uд=42396-26927=15469 т.руб.

где, Uв - затраты на техническое обслуживание при внедрении новой системы.

Uд - затраты при действующем электроснабжении.

Более того не будет возникать аварийных ситуаций в подаче электроэнергии, а перерыв в питании в некоторых случаях может привести к серьезным отрицательным последствиям (порче продукции, срыву какого нибудь технологического процесса и т.д.), а это в свою очередь скажется на рентабельности производства, также будет подаваться качественная электроэнергия что увеличит срок службы электрооборудования животноводческого комплекса. Значит применение предлагаемой системы электроснабжения экономически целесообразно.

Список литературы

1.  Белянчиков Н.Н., Смирнов А.И. «Механизация животноводства и кормоприготовления» Москва, ВО «Агропромиздат», 1990 г.

2.  Кудрявцев И.Ф. «Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок» Москва, ВО «Агропромиздат», 1988 г.

3.  Чернавский С.А., Снесарев Г.А. и др. «Проектирование механических передач» Москва, «Машиностроение», 1984 г.

4.  Быков В.Г., Захаров В.А. «Методические указания по проектированию электрических осветительных установок» Челябинск, 1999 г.

5.  Чернозубов К.П. «Справочник электрификатора колхозов и совхозов» Ленинград, 1978 г.

6.  Алиев И.И. «Справочник по электротехнике и электрооборудованию» Ростов-на-дону, «Феникс», 2003 г.

7.  Кисаримов Р.А. «Справочник электрика» М., «РадиоСофт», 2001 г.

8.  Александров В.В. «Электробезопасность сельскохозяйственного производства» Москва, «Нива России», 1992 г.

9.  Алексеев К.А., Антипин В.С. «Монтаж приборов и средств автоматизации» Москва, «Энергия», 1979 г.

10.  Быстрицкий Г.Ф., Кудрин Б.И. «Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов» Москва, «Академия», 2003 г.