Электрификация технологических процессов фермы

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

Производительность,т/ч	5
Скорость движения скребков транспортера,м/с горизонтального наклонного	0,18 0,72
Шаг скребков, мм	920
Максимально допустимая длина цепи, м	160
Масса, кг	1825

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

Обслуживаемое поголовье, гол	200
Число операторов	4
Пропускная способность, кор/ч	100
Тип доильного аппарата	АДУ-1
Ваккум-насос	УВУ-60/45
Масса установки, кг	2000

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

Емкость, л	2000
Продолжительность охлаждения молока, ч (от 35˚С до 4˚С)	3,25
Насос для промывки	ВКС-2/26
Частота вращения мешалки, об/мин	50
Габаритные размеры, мм длина ширина высота	2820 1350 1550
Масса, кг	808

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

Холодопроизводительность, кДж/ч	25120,8
Компресор.  тип  количество  частота вращения, об/мин  число цилиндров, шт	ФВ-6 1 1450 2
Конденсатор.  теплообменная поверхность, м²  производительность вентилятора, м³/ч	60 5000
Водяной насос.  тип  производительность, м³/ч	Е-1,5КМ-Б 6

Таблица 12 - Выбранное технологическое оборудование

Nº	Наименование машины.	количество
1	ТСН-160 горизонтальный транспортер. вертикальный транспортер.	2 2
2	АДМ-8 2 комплектации расчитанный на обслуживания 200 коров.	1
3	ТО-2	1
4	МХУ-8С	1

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

Наименование машины	Тип токоприемника	Номинальная мощность, кВт	Номинальный ток, А
ТСН-160	RA112М4 RA90L4	4 1,5	9 4
АДМ-8А	RA112М4 RA90S4	4 1,1	9 3
МХУ-8С	4АХ100L2У3 4АХ71А4У3 4АХ71В2У3	4,5 0,6 1,7	10 2 3
ТО2	4А100L4У3 4АА63В4У3	4 0,37	9 1

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

Тип калорифера	Мощность калорифера, кВт	Число cекций	Число нагревателей
СФОЦ-15/0,5Т	15	2	6

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

Наименование помещения.	площадь м²	длина м	ширина м	высота м	Среда.
Стойловое помещение	1380	69	20	3,22	сыр.
Площадка для весов.	9,9	3,3	3	3,22	сыр.
Инвентарная	9,9	3,3	3	3,22	сух
Венткамера	14,4	4,8	3	3,22	сух.
Помещение для подстилки кормов	9,9	3,3	3	3,22	сыр.
Электрощитовая.	9,9	3,3	3	3,22	сух.
Тамбур.	12,6	4,2	3	3,22	сыр.

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

Наименование помещения	тип светильника	тип лампы	кол-во свет-ков	уст. мощность. Вт
Стойловое помещение	ЛСП15	ЛД-40-1	126	10080
помещение для подстилки	НСР01	Б-215-225-200	1	200
инвентарная	НСР01	Б-215-225-200	1	200
венткамера	НСП17	Б-215-225-200	4	800
тамбур	Н4Б300-МА	Г-215-225-300	4	1200
электрощитовая	ЛСП02	ЛДЦ40-4	1	80
площадка перед входом	НСП03-60	Б220-40	7	280
площадка для весов	НСР01	Б-215-225-200	1	200
Помещение навозоудаления	НСР01	Б-215-225-200	2	400

 

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

Наименование помещения	площадь	ширина	длина	среда
Молочная	78,6	5,7	13,8	сыр.
Электрощитовая	10	2,4	4,2	сух
Компрессорная	23,2	4,07	5,71	сыр
Лаборатория	5,67	2,1	2,7	сух
Моечная	5,13	1,9	2,7	сыр.
Лаборатория молочной	5,88	2,1	2,8	сух.
Помещение для моющих средств	5,32	1,9	2,8	сух
Комната персонала	16,8	4	4,2	сух
Уборная	1,35	0,9	1,5	сыр.
Ваккумнасосная	13,02	3,1	4,2	сух
Тамбур	7,6	1,9	4	сыр
Колидор	30,26	1,7	17,8	сыр

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

Наименование помещения	тип светильника	тип мпы	кол-во свет.	Уст. мощ. Вт
Молочная	ЛСП15	ЛБ-40-1	5	400
Электрощитовая	ЛСП02	ЛД-40-1	1	80
Компрессорная	ЛСП02	ЛД-40-1	2	160
Лаборатория	ЛСП02	ЛД-40-1	1	80
Моечная	НСР01	Б-215-225-150	1	150
Лаборатория молочной	ЛСП02	ЛД-40-1	1	80
Помещение для моющих средств	НСР01	Б-215-225-150	1	150
Комната персонала	ЛСП02	ЛД-40-1	1	80
Вакуумнасосная	ЛСП02	ЛД-80	2	160
Тамбур	НСР01	Б-215-225-100	2	200
Коридор	НСР01	Б-215-225-200	4	800
Уборная	НСПО3	БК-215-225-40	1	40

 

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

Тип электродвигателя	количество	Рн, кВт	Iн, А	КiIп
RA90L4	2	1,5	4	5,5
RA112М4	2	4	9	6,5

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

Тип	Номинальный ток автомата, А	Номинальный ток расцепителя А	Уставка мгновенного Срабатывания электромагнитного расцепителя, А
АК63	63	30	187

 

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

Тип	Ном. ток, А	тип исполнения	Предельная мощность двигателя, кВт
ПМЕ112	10	IР54	4

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.

Наименование машины	Тип токоприемника	кол-во	Рном кВт	Iном А	КiIп
АДМ-8	RA112М4 RA90S4	2 2	4 1,1	9 3	6,5 5,5
МХУ-8С	4АХ100L2У3 4АХ71А4У3 4АХ71В2У3	2 2 2	4,5 0,6 1,7	10 2 3	7,5 5,2 5,5
ТО2	4А100L4У3 4АА63В4У3	2 2	4 0,37	9 1	6 3,7

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

Тип автомата	номинальный ток автомата, А	Уставка мгновенного тока срабатывания электромагнитного расцепителя, А	Номинальный ток расцепителя, А
ВА51-33	160	480	100
ВА51-31	50	150	40

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

Наименование оборудования	Тип токоприемника	Кол-во	Рном Вт	Iном А	КjIп
ТСН-160	RA112М4 RA90L4	2 2	4 1,5	9 4	5,5 6,5
Вентилятор Электрокалорифер	4А71В2У3 ТЕН-26	2 12	1,5 24	7 32	6,2 -

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

Тип автомата	Номинальный ток выключателя, А	Уставка мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя, А	Номинальный ток расцепителя, А
ВА51-31	50	175	40
ВА51-33	160	480	150

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

Марка оборудования.	Установленная мощность, кВт	Время работы	Интервалы времени работы
ТСН-160	22	0,6	с 8 до 8.36
АДМ-8	8	4,2	с 7 до 9.06 с 19 до 21.06
ТО2	8	6,5	с 7.30 до 10.55 с 19.30 до 22.55
МХУ-8С	6,8	6,5	с 7.30 до 10.55 с 19.30 до 22.55

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

Марка оборудования	Установленная мощность, кВт	Время работы, ч	Интервалы времени работы
ТСН-160	22	1,2	с 8 до 8.18: с 11 до 11.18 с 16 до 16.18: с 20 до 20.18
АДМ-8	8	4,2	с 7 до 9.06: с 19 до 22.06
ТО2	8	6,5	с 7.30 до 10.55: с 19.30 до 22.55
МХУ-8С	6,8	6,5	с 7.30 до 10.55: с 19.30 до 22.55

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

Таблица 27 - Интервалы и время работы осветительной сети

Время года.	Установленная мощность осветительной сети	Время работы, ч	Интервалы времени работы осветительной сети.
Летнее	18	1,1	с 21.00 до 22.10
Зимнее	18	7,15	с 7.00 до 8.30: с 16.30 до 22.15

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.