Поверочный расчет мощности основных приводов на ферме КРС, выбор типа двигателей

Содержание

	

	Введение	6

	1.  Электрификация фермы КРС	7

	1.1 Краткая характеристика оборудования фермы КРС	7

	1.2. Поверочный расчет мощности основных приводов на ферме КРС, выбор типа двигателей	9

	1.3. Выбор аппаратуры защиты и управления приводами, марки проводов и кабелей, способы прокладки	14

	1.4. Расчет освещения в стойловом помещении фермы	19

	1.4.1 Выбор  аппаратуры  защиты,  марок и сечения проводов и кабелей.	25

	2. Мероприятия по экономии электрической энергии на ферме КРС	27

	2.1. Общие рекомендации по экономии энергии	27

	2.2. Автоматическое управление водонагревателем.	28

	2.3. Автоматический контроль уличным освещением фермы КРС.	29

	2.4. Компенсация реактивной мощности на вакуумном насосе.	30

	2.5. Замена ламп накаливания на энергосберегающие лампы.	32

	3. Безопасность жизнедеятельности	34

	3.1. Анализ опасных и вредных производственных факторов	34

	3.2 Требования безопасности при монтаже, эксплуатации и	35

	обслуживании оборудования	35

	3.3. Требования безопасности при утилизации энергосберегающих ламп	38

	4. Технико-экономические показатели	41

	4.1. Расчет экономической эффективности внедрения компенсации реактивной мощности	41

	Заключение	46

	Список литературы	47







Введение

На фермах КРС все технологические процессы электрифицированы. При этом значительно повышаются требования к надежности обеспечения работоспособности электрифицированных технологических процессов. Обеспечение этих требований связано с большими затратами трудовых, материальных и финансовых ресурсов. Поэтому проблема обеспечения необходимых показателей надежности электроустановок при одновременном снижении затрат на их эксплуатацию имеет важное значение.

Решение таких задач должно осуществляться как на стадии проектирования и изготовления, так и на стадии эксплуатации. В связи с этим первая часть проекта посвящена электрификации  фермы КРС.

Значительной частью дипломного проекта является разработка мероприятий по экономии электрической энергии. В них входят: автоматическое управление водонагревателем, автоматический контроль уличным освещением фермы КРС, компенсация реактивной мощности на вакуумном насосе, замена ламп накаливания на энергосберегающие. 

Не менее важной задачей является обеспечение безопасности и рационального использования электрооборудования.  Поэтому в дипломном проекте уделено особое внимание вопросам техники безопасности  и технико-экономической оценке принятых решений.

















1.  Электрификация фермы КРС

1.1 Краткая характеристика оборудования фермы КРС



      На ферме КРС электрическая энергия шир?ко применяется для привода различных  технологических машин, подогрева воздуха, воды и других целей. По числу, номенклатуре и установленной мощности животноводческие фермы занимают первое место среди других отраслей народного хозяйства [9] .

       На ферме КРС возможно протекание одновременно нескольких технологических процессов, в которых задействовано разнообразное электротехническое оборудование.

     По сп?собу с?держания различают две ?сновные системы: с? своб?дным выходом животных за пределы здания, в котором ?ни размещаются, и с ?граниченным перемещением жив?тных в здании. Существенн?е влияние на выб?р системы с?держания жив?тных оказывают прир?дно - климатические усл?вия, вид и полов?зрастные ос?бенности жив?тных, тип, размер и направление хозяйства, а также другие факторы.

Принимаем привязн?е содержание к?ров. Содержание коров стойлово- пастбищное, привязное, в стойлах размерами 1,9·1,2 м. Для привязи предусмотрено стойловое оборудование ?СК-25? с групповым отвязыванием животных. Ст?йла располагаются в четыре ряда, образуя два корм?вых проезда шириной 2,25 метр?в и три навозных прохода: два пристенных шириной 1,8 ?етра и один в середине здания шириной 2,28 ?етра (между окончаниями стойл). В одном непрерывном ряду размещается 25 кор?в.

В зи?нее время в течении дня при благоприятных пог?дных условиях возможна организация прогул?к коров продолжительностью не менее 2 часов на выгульных площадках с твердым покрытием из расчета 8 ?? на одну голову.

     Водоснабжение коровника на 200 голов предусматривается  от наружных сетей  водопровода, поение коров осуществляется из автопоилок ПА-1 (одна поилка на две головы).

     Доение коров производится в молокопровод с системой доения АДМ – 8. Эта система предназначена для машинного доения коров в стойлах, транспортировки молока в молочное помещение, группового учета полученного молока, фильтрации, охлаждения и подачи в резервуары для хранения. Доильные аппараты соединяются со  стеклянными молоко и вакуумными проводами с помощью современных молочно-вакуумных кранов. В молочной смонтированы системы промывки и первичной обработки молока. Для обеспечения проезда мобильного кормораздатчика предусмотрено устройство перехода ветвей молокопровода.

     Привод вакуумной установки принят электрическим. Молоко из доильного аппарата поступает в молокопровод, затем трансформируется в молочное помещение к дозаторам и в молокоприемник. Затем молоко отделяется от воздуха,  пропускается  через фильтр и охладитель и направляется по назначению.

     При промывке  моющий раствор отсасывается из сосуда  через доильные аппараты, далее через всю систему молочных трубопроводов поступает в молокоприемник. Далее раствор насосом перекачивается обратно в сосуд для повторного использования или слива в канализацию.

     Кормление животных  предусмотрено из стационарных  бетонных кормушек, грубые  корма  в которые подаются  тракторным кормораздатчиком КТУ-10.

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  2 вертикальных и 2 горизонтальных навозоуборочных транспортеров кругового движения ТСН-160 каждый из которых может обслуживать 100 голов крупно рогатого скота.

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

     Вентиляция коровника приточная.     В стойловом помещении коровника смонтирован водонагреватель марки  ВЭП – 600 для технологических нужд. В помещениях технического обслуживания установлены электрические печи ПЭТ – 4, применяемые для локального обогрева.

     Помещение для содержания животных оборудовано вытяжными вентиляторами во избежание повышения концентрации вредных веществ выше установленных норм.

1.2. Поверочный расчет мощности основных приводов на ферме КРС, выбор типа двигателей



А) Расчет мощности горизонтального транспортера ТСН-160 и выбор двигателя

Усилие, возникающее в транспортерной цепи на холостом ходу.



(1.1)



где ?ц - масса одного погонного метра цепи,кг;

      ?ц - длина цепи транспортера,м; 

      Fц - коэффициент трения цепи по деревянному настилу.[1]

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



(1.2)

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



(1.3)

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

         ? - число уборок навоза в сутки - коэффициент трения навоза о дно канала (fн=0,97 [7])

Усилие, затрачиваемое на преодоление сопротивления трения навоза о боковые стенки канала, кН:



(1.4)

       где Рб - давление навоза на боковые стенки канала, принимают равным 50% общего веса навоза [1]



(1.5)

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



(1.6)

         где F1=15 Н [7] усилие затрачиваемое на преодоление сопротивления заклинивания, приходящейся на один скребок

        а=0,46м [7] расстояние между скребками

Общее максимальное усилие, необходимое для перемещения навоза в канале, когда весь транспортер загружен, кН:[1]



(1.7)

          Потребная мощность транспортера под нагрузкой [1]



(1.8)

          где vц-скорость движения транспортера, м/с;

       ? -КПД передачи.

Потребная мощность транспортера при холостом ходе [1]



(1.9)

Продолжительность движения цепи транспортера:



(1.10)

при условии 1,05 ее оборота за период уборки.

Находим эквивалентное значение мощности, необходимое для определения двигателя [8]



(1.11)

            где Рэк - эквивалентное значение мощности, которое определяют с учетом данных нагрузочной диаграммы.

Рдв?Pэк

 5,5?5,17 кВт

С учетом вышеуказанных условий выберем двигатель

RA132S4 У5: = 5,5 кВт; n =  1450; =  11 А; = 0,85; cos = 0,85; = 7,0; = 2,4; = 2,0; = 3, m=45 кг, Jдв=0,0229 кг·м2

Б) Расчет мощности наклонного транспортера ТСН-160 и выбор двигателя 

Мощность двигателя наклонного транспортера расcчитывается по следующей формуле [7]:

Р==1,32кВт

(1.12)

	         где, Q - производительность транспортера, т/ч

       ?р - КПД редуктора (?р=0,72 стр.203 [7])

       L - горизонтальная составляющая пути перемещения навоза.

L=l·cos?= 13,25·cos20?=12,45 м

(1.13)

	           где, ? - угол наклона.

         l - длина подъема, м

       h - высота подъема, м

h=l·sin?=6,3·sin20?=4,53 м

(1.14)

	 где  f - коэффициент сопротивления движению (f=1,3 стр.203 [7])

С учетом вышеуказанных условий выберем двигатель

RA90S2 У5: = 1,5 кВт; n =  2835; =  3 А; = 0,79; cos = 0,87; = 6,5; = 2,8; = 2,0; = 3, m=13кг, Jдв=0,0010 кг·м2

В) Расчет мощности вакуумного насоса доильной установки и выбор двигателя

Необходимая подача вакуум насоса доильной установки [7]:

Qп=k·g·n·kн=2,5·1,8·12*1,3=70,2 м?/ч

(1.15)

    где k=2…3 - коэффициент учитывающий неполную герметизацию системы [7].

g - расход воздуха 1 доильным аппаратом (g=1,8 [7])

n - число доильных аппаратов в установке.(n=12 [7])

kн -  коэффициент неравномерности kн=1,3 

Выбираем вакуум насос НВМ-75 с подачей вакуума 75 м?/ч 

Необходимая мощность электродвигателя для вакуум-насоса [7]:



(1.16)

          где Q-подача вакуума насосом

       р - давление вакуума

	       ?п - КПД передачи (?п=0,72 [7])

        ?н-КПД вакуум насоса (?н=0,25 [7])

Для вакуум-насоса НВМ-75 выбираем электродвигатель серии АИР112М4 с Рн=5,5 кВт n=1430 об/мин =  11,4 А; = 0,855; cos = 0,86; = 7; = 2; =1.6; = 2,5, m=41 кг, Jдв=0,011 кг·м2

       Далее рассчитываем электропривода всех других рабочих машин, выбираем двигатели и сводим результаты в таблицу 1.2.

Таблица 1.2 – Технические характеристики электродвигателей

Рабочая машина

Электродвигатель

Характеристики электродвигателя

Вентилятор

RA100LA4У5

= 2,2 кВт; n =1420 ; = 5,0А; =0,8; cos=0,83; = 6,0; =2,1; =1,6; =2,4; m = 17 кг

Воздушная завеса  

RA90S4У5

= 1,1кВт; n=1420; = 3А; = 0,77;   cos = 0,8; = 5,5; = 2,3; = 1,6; =  2,2; m = 13,5 кг.

Вытяжной вентилятор

RA71A4У5

= 0,25кВт; n = 1325;  = 1А;   = 0,62; cosн = 0,78;  = 3.2; = 1,7; = 1,7; = 2; m =5 кг

Насосы электронагревателя

RA80В4У5

= 0,75кВт;  n = 1400; = 2 А;   =  0,74; cos= 0,8; 

= 5; = 2,5; = 1,8; = 2,2; m = 10 кг



Молочный насос АДМ-8

АИР80В4У5

= 1,5 кВт;  n =1395; = 3,5 А;   =  0,78; cos= 0,83; 

= 5,5; = 2,2; = 1,6; = 2,2; m = 12,1 кг

                                                          

1.3. Выбор аппаратуры защиты и управления приводами, марки проводов и кабелей, способы прокладки



       Для защиты электротермического оборудования применяем автоматический выключатель, магнитный  пускатель и тепловое реле. Ящик управления выбираем в соответствии  с установленной в них аппаратурой. Выбор сечения провода или кабеля выбираем в зависимости от их загрузки по длительно допустимому току.

Условия выбора аппаратуры [5,9,10,13]:

1.  ;          2.  ;       3.    ;       4.    ;      

5.    6.  ;     7.  По  исполнению (число фаз, тип расцепителя, степень защиты и т. д.)  

где  –  номинальное напряжение автомата,  В; 

 – ток установки теплового расцепителя, А;

 – напряжение сети,  В;

 – номинальный ток автомата,  А;

 – номинальный ток   нагрузки,  А; 

 – ток срабатывания электромагнитного расцепителя,  А;

 – номинальное напряжение катушки магнитного пускателя, В;

При выборе автоматического выключателя используем условия: 1,2,3,4,5,7.

  При выборе магнитного пускателя: 1,2,6,7.

При выборе теплового реле: 1,2,3,4,7.



А) Выбор аппаратуры защиты горизонтального транспортера ТСН-160 

Двигатель новозоуборочного транспортера ТСН-160 имеет номинальный ток = 11,0 А    Iп=77 А

Выбираем автоматический выключатель АЕ2026-10Р = 16 А

500В > 380В; =  12,5 А

16 А > 11 А; – кратность пускового тока



1,5 –  коэффициент надежности (учитывает разброс  отсечки, апериодическую  составляющую, отклонение напряжения и так далее)

120А > 115,5 А; > 1,5·

Магнитный пускатель ПМЛ-2220 = 25A

Этот магнитный пускатель выпускается со встроенным тепловым реле

РТЛ-1016 = 25A; = 9,9…12,65 А

       Сеть силового электрооборудования выполняется от силового щитка до ящиков управления кабелем марки АВРГ на скобах, от ящиков управления до приемников  проводом марки ПВ в трубе. 

       Сечение каждого участка силовой сети принимаем по допустимым токам нагрева. Выбор сечения производим по [10,11], по таблицам длительно допустимых токов.

Условия выбора:    

где   – длительно допустимый ток провода, А;

 – ток  срабатывания теплового расцепителя автомата или номинальный ток электромагнитного расцепителя,  А;

= 12,5 А;    Принимаем провод ПВ-3 5( 1 х 2,5)  = 22 А;

Выбираем ящик управления однофидерный нереверсивный с автоматическим выключателем, с кнопкой и лампой и переключателем Я5111;    = 25А



Автоматический выключатель АЕ2026-10, = 16 А

; 



  Принимаем кабель АВРГ 1( 4х2,5), = 23 А; 



Б) Выбор аппаратуры защиты наклонного транспортера 

Двигатель имеет номинальный ток  = 3 А; Iп=19,5 А 

Выбираем автоматический выключатель АЕ2016 – 10Р

=10А; = 3,2А; 



,   120 > 29,25 A

Магнитный пускатель ПМЛ1220; = 10 А

Тепловое реле  РТЛ1008;   = 25 A;  =  2,4…4 А

Провод ПВ-3 5( 1 х 2,5)  = 22 А; Прокладка в трубе

Выбираем ящик управления Я5111; = 10А



Автоматический выключатель АЕ2016-10Р, = 10 А

; 



 120А  31,25 А

  Принимаем кабель АВРГ 1(4х2,5), = 23 А; Прокладка на скобе



В) Выбор аппаратуры защиты вакуумного насоса доильной установки 

Двигатель имеет номинальный ток Iном=11,4 А; Iп=79,8 А

Выбираем автоматический выключатель АЕ2026-10Р = 16 А

500В > 380В; =  12,5 А

16 А > 11,4 А; – кратность пускового тока



1,5 –  коэффициент надежности (учитывает разброс  отсечки, апериодическую  составляющую, отклонение напряжения и так далее)

120А > 119,7 А; > 1,5·

Магнитный пускатель ПМЛ-1220 = 10 A

Этот магнитный пускатель выпускается со встроенным тепловым реле

РТЛ-1016 = 25A; =9,5…14А

       Сеть силового электрооборудования выполняется от силового щитка до ящиков управления кабелем марки АВРГ на скобах, от ящиков управления до приемников  проводом марки ПВ в трубе. 

       Сечение каждого участка силовой сети принимаем по допустимым токам нагрева. Выбор сечения производим по [10,11], по таблицам длительно допустимых токов.

Условия выбора:    

где   – длительно допустимый ток провода, А;

 – ток  срабатывания теплового расцепителя автомата или номинальный ток электромагнитного расцепителя,  А;

= 12,5 А;    Принимаем провод ПВ-3 5( 1 х 2,5)  = 22 А; 

Выбираем ящик управления однофидерный нереверсивный с автоматическим выключателем, с кнопкой и лампой и переключателем Я5111;   = 25А



Автоматический выключатель АЕ2016-10, = 10 А

; 



  Принимаем кабель АВРГ 1( 4х2,5), = 23 А; 

 Далее рассчитываем аппаратуру для всех других приводов и сводим результаты в таблицу 1.3







Таблица 1.3 – Характеристики аппаратов защиты и управления

Рабочая машина

Автоматический выключатель

Тепловое реле

Магнитный пускатель

Провода и кабели

Ящик управления

Вентилятор

АЕ2016-10Р 

= 10А

РТЛ-1010 

=25A; 

=3,8…6А



ПМЛ-1220 

= 10A

провод ПВ-3 5( 1 х 2,5)  = 22 А; в трубе

 кабель АВРГ, = 23 А; на скобах



Я5111 

= 10А

Воздушная завеса  

АЕ2016 – 10Р

=10А

РТЛ1008  

 = 25 A;  

=  2,4…4 А

ПМЛ1220; = 10 А

Провод ПВ-3 5( 1 х 2,5)   с = 22 А; в трубе

 кабель АВРГ, = 23 А; на скобах

Я5111 

= 10А

Электропечь ПЭТ

АЕ2016-10Р



-

ПМЛ1220; = 10 А

Провод ПВ-3 5( 1 х 2,5)  = 22 А; в трубе. кабель АВРГ, = 23 А; на скобах 



Я5111

=10А

Вытяжной вентилятор

АЕ2016-10Р; 

= 10 А

РТЛ-1005;

  = 25 А; 

=  0,6…1 А

ПМЛ 1220; = 10 А

Провод  ПВ-3 5( 1 х 2,5)  = 22 А; в трубе

 кабель АВРГ, = 23 А; на скобах



Я5110

= 4 А

Молочный насос

АЕ2016-10Р; 

= 10 А

РТЛ1008  

 = 25 A;  

=  3,15…4 А

ПМЛ1220; = 10 А

Провод ПВ-3 5( 1 х 2,5)    с = 22 А; в трубе

 кабель АВРГ, = 23 А; на скобах

Я5111 

= 10А











	Выбираем защитный аппарат на вводе в щит распределительный ШР11- 73509-22УЗ.

Определяем суммарный номинальный ток всех потребителей.



Определяем  суммарный номинальный и расчетный ток для щита распределительного  ШР11-73703-22УЗ. Основные сведения о потребителях и аппаратах приведены на  графическом листе №   



Суммарный ток:





Принимаем автоматический выключатель А3714Б;  Iн.а.=160А

; 

Принимаем кабель  АВРГ 1(4х70)  с  ; Прокладка в трубе

1.4. Расчет освещения в стойловом помещении фермы



Проектирование электрического освещения в отдельных помещениях также является составной  частью  работ при электрификации объекта. При этом необходимо соблюдать следующий порядок [5, 6,11 ]:

Изучение плана и определение размеров помещения с целью выяснения характера условий среды и степени опасности поражения электрическим током. Необходимо также обращать внимание на характер работ в помещениях с точки зрения требуемого уровня освещения.

Выбор типа источника света, источника питания, системы напряжения, системы и вида освещения.

Определения для каждого помещения требуемого уровня освещенности на рабочих поверхностях, выбор типа светильников и места их расположения.

Светотехнический расчет, в результате которого уточняется число светильников и определяется мощность источников света.

Выбор типа проводки в каждом помещении и мер защиты от поражения электрическим током.

Нанесение на план помещения групповой сети, обмер ее и расчет нагрузок по группам.

Нанесение на план питающей сети, совместный расчет питающей и групповой сети, выбор защитных аппаратов.

     При проектировании электрического освещения важно правильно выбрать наиболее целесообразный вариант выполнения осветительной установки. Каждый из возможных вариантов, создающих одинаковые условия освещения,  может отличаться типом используемых светильников, проводов, видом проводки и т.д. Вследствие этого будут различными капитальные затраты, эксплуатационные расходы и долговечность установки.



Выбор светильника должен определяться следующими условиями:

характером окружающей среды;

требованием к светораспределению и ограничению слепящего действия;

соображениями экономики.

К светильникам, установленным в помещениях с нормальными условиями среды не предъявляются специальные требования. Во влажных и сырых помещениях исполнение светильника может быть только с изолированием патрона, имеющего корпус из изоляционных влагостойких материалов. Расчет освещения ведем либо точечным, либо по методу коэффициента использования светового потока, в подсобных помещения 

с нормами технологического проектирования. Расчет электрического освещения будем проводить для следующих помещений коровника: стойловое, навозоудаление, подсобное, техобслуживания, тамбур, текущего запаса кормов и помещения венткамер. Согласно типовому проекту в коровнике используется общая равномерная система освещения. В проекте предусмотрено рабочее и дежурное освещение напряжением питания 220 в и ремонтное освещение можно использовать метод удельной мощности.

      На ферме КРС в перечисленных выше помещениях установлены светильники с лампами накаливания.

       В тамбурах применены лампы накаливания типа со светильником частично пылезащищенного типа. Это объясняется высокой световой отдачей этих ламп, большим сроком службы, комплектностью и не критичностью к условиям внешней среды, что является весьма важным  при их установке в помещениях типа тамбур.

       Во всех остальных помещениях применены лампы накаливания в совокупности со светильниками  пылезащищенного типа. 

Расчет электрического освещения для стойлового помещения проведем методом коэффициента использования светового потока. Данный метод применяется для расчета общего равномерного освещения горизонтальных поверхностей при светильниках любого типа [6].

Требуемый поток лампы в каждом светильнике находится по формуле:



(1.17)

 где  Е –  нормируемое значение освещенности, лк;

         К – коэффициент запаса (для лампы накаливания Кз= 1,3…1,5); 

         S - освещаемая площадь, м2;



(1.18)

где    E, E – среднее и минимальное значение освещенности;

         Z – принимаем для ламп накаливания 1,15;

          n –  число светильников, шт;

           -  коэффициент использования светового потока.

       При этом световой поток, рассчитанный по формуле, не должен отличаться от светового потока выбранной лампы больше чем на -10; +20%. Так как рассматриваемые помещения имеют различную характеристику по условиям среды, то выбор светильников для различных типов ламп будем проводить соотносительно.    Стойловое помещение: S= 1489,1м2   

Нормируемое значение освещенности: Y=35 лк;

 Коэффициент запаса: Kз=1,4;   Z=1,15

 зависит от светораспределения светильников и их размещения, и отражающих свойств его поверхностей, от окружающих свойств рабочей поверхности. Коэффициент отражения поверхности: sn  - потолка; sc – стены; sp – расчетной поверхности или потолка.

    Все коэффициенты для расчета освещения принимаемой из справочной книги по проектированию электрического освещения: sn =50% ; sc=50%; sp=10%.



(1.19)

где   А – длина помещения м;

            В – ширина помещения м;

            Нр – расчетная высота подвеса светильников, м.

     Для стойлового помещения: А = 71 м,  В = 21 м,  Hp = 2,8 м    



       Зная индекс помещения и коэффициенты отражения поверхностей помещения, можно найти коэффициент использования. Выбираем светильник типа НСПО3М  прямого света, полностью пыленепроницаемого исполнения с кривой силы света М ( =0,6). Светильник предназначен для тяжелых условий среды [6, стр240].

       Светильники устанавливаем рядами вдоль здания. Количество рядов равно пяти.

       Находим световой поток ламп одного ряда:



       Принимаем лампу Б215 – 225 – 100, Ф^ = 1350 лм

   Тогда число ламп в ряду: 



(1.20)



   Принимаем 21 светильников в ряду.

   Расстояние между светильниками:        



(1.21)

где   - коэффициент для светильников с типовыми кривыми (для М = 1)

Принимаем L = 3 м

    Расстояние между рядами светильников принимаем по особенностям помещения следующим образом: между первым и вторым рядами, и четвертым и пятым рядами 4,85м, а между 2 и 3, 3 и 4 – 4,15 м, что удовлетворяет условию 

где  Lв  –  расстояние между светильниками, м.

   

Расстояние от стены крайнего ряда:

 Lcm  =  =  

 Принимаем lcm = 1 м.

Высота свеса:  hc > 0,2 Lа  =  0,2 3 =  0,6 м .

 Принимаем hc = 1м

 Венткамера

 S - 9,8м2;  А = 3,5 м ;  В = 2,8 м ;  Е = 20 лк ;  hp = 2,8 м 

Индекс помещения:



 Находим = 0,19

  Выбираем светильник типа НСПО3М прямого света, полностью    пыленепроницаемого исполнения с кривой силы света М (равномерная)

Фл =лм

  Берем лампу Б215 – 225 – 100; Фл = 1350 мм

Помещение текущего запаса кормов

 S = 17,9  м2 ;  А = 5.95м ;  В = 3 м ; Е = 30 лк ;  hp = 2,8 м.

  Индекс помещения:



Находим = 0,21

Фл = лм

Берем лампы Б 215 – 225 – 150, Фл = 2100 лм

Светильники НСПО3М

  Помещение навозоудаления

 S = 45,4 м2 ; А= 7,56 м ; В = 6 м  ; Е = 30лк ; hp = 2,8 м.

  Индекс помещения:



  Находим  = 0,33

Фл = лм

Берем три светильника НСПО3М с лампами Б 215 – 225 – 150, Фл = 2100лм

Помещение техобслуживания

S = 9.8м2;  А = 3,5м ; В = 2.8м ;  Е = 30лк ;  hp = 2,8 м

  Индекс помещения:       



Находим = 0,19 тогда   Фл = лм

Берем светильник НСПО3М с лампой Б215 – 225 – 150, Фл = 2100 лм.

Подсобное помещение

 S = 9,8м2;  А = 3,5 м ;  В = 2,8 м ;  Е = 20 лк ;  hp = 2,8 м 

 Индекс помещения:      

 Находим = 0,19

      Выбираем светильник типа НСПО3М прямого света, полностью пыленепроницаемого исполнения с кривой силы света М (равномерная)

Фл =лм

Берем лампу Б215 – 225 – 100; Фл = 1350 мм

  Тамбур.    S = 10,1м2;  А = 4,6 м ;  В = 2,2м ;  Е = 20 лк ; hp = 3,5 м.

  Индекс помещения:     

  Находим  = 0,18, тогда     Фл = лм

    Берем светильник типа РСПО8 / Г53 частично пыленепроницаемого исполнения со встроенным ПРА, имеющий кривую силу света Д (косинусная). Принимает лампу накаливания, Ф^ =3200 лм.

1.4.1 Выбор  аппаратуры  защиты,  марок и сечения проводов и кабелей.



     Для расчета осветительной сети необходимо распределить светильники в стойловом помещении, а также во вспомогательных помещениях на группы.      Для нашего случая целесообразно принять восемь групп. При этом выбираем осветительный щит марки ОЩВ – 12,  с возможностью подключения двенадцати групп потребителей. Группы с 9 по 12, таким образом, находятся в резерве.

  Находим ток самой нагружаемой группы. В нашем случае это группа №1.

                                                                                            (1.22)

где  P1   -  активная мощность нагрузки в группе, Вт

       Uн – номинальное напряжение сети, В

      Cos  -  коэффициент мощности нагрузки,

Iгр = А

Выбираем кабель АВРГ 2-х жильный. Условия выбора провода IдопIгр. По таблице длительно допустимых токов находим [ 5,10,11 ]:

Iдоп =23А ; S = 2,5 м2

       Определим потери напряжения в сети. Потери напряжения найдем для самой удаленной и нагруженной группы:  

                                                                                                    (1.23)

где:  - сумма моментов нагрузки кВт;

L – длинна участка сети от источника питания до точки подсоединения нагрузки, км;

S – сечение провода, мм2;

С – коэффициент, зависящий от материала проводника, от системы сети и рода тока, С = 74.

         Расчет проведем для наиболее разгрузочной и рассредоточенной 1-ой группы.

0,085кВт·км= =85,4 кВт·м.

        Допустимая потеря напряжения при коэффициенте мощности cos=1, мощности трансформатора S = 100 кВА и коэффициента нагрузки трансформатора К9=0,95 равняется  доп% = 2,5%     доп %.

       Осветительный щиток ОЩВ – 12 установлен в молочном блоке, в одном помещении с щитами распределителями силового оборудования. Каждую группу будем защищать автоматическими выключателями АЕ–2014–10Р, Iн.р = 6А и АЕ–2024–10Р, Iн.р = 12,5А. Проводку в зависимости от помещения, будем проводить в лотке и на тросе, либо в профиле. На вводе установлен автоматический выключатель АЕ2034, Iн.а .= 25А ;   I н.р  = 25А.





2. Мероприятия по экономии электрической энергии на ферме КРС

2.1. Общие рекомендации по экономии энергии



     Электроустановки на фермах КРС играют важную роль при доении, охлаждении и обработки молока, раздачи корма, уборки навоза, подогрева воды, освещения и т.д. Расход электрической энергии состоит из затрат на освещение, привод рабочих машин и подогрев воды. 

     Электроустановки для уборки, транспортировки навоза и раздачи корма применяют почти на всех фермах КРС, но они используются примерно один час в сутки, при этом потребляется незначительное количество электрической энергии. Поэтому для этих установок применение специальных устройств  экономии электрической энергии нецелесообразно.

     Электроустановки для доения и создания микроклимата работают не менее 10 часов в сутки и потребляют большое количество энергии. Экономию электрической энергии можно получить за счет снижения потерь энергии за счет компенсации реактивной мощности.

      В электроустановках по подогреву воды экономию энергии можно получить за счет аккумуляции тепла, современной автоматики включения и отключения и планирования работы по принудительному графику в часы минимальных нагрузок.

     На электрическое освещение на фермах КРС тратится большое количество энергии, но борьба за экономию не должна вестись в ущерб высокому качеству освещения. Экономию энергии следует достигать внедрением более экономичных источников света при одновременном создании оптимальной освещенности [4,12]. Некоторым мероприятиям по экономии электрической энергии на ферме КРС посвящена данная работа.

     





2.2. Автоматическое управление водонагревателем.



     Для подогрева воды до нужной температуры до начало работы фермы КРС и ее поддержания в заданных пределах в течение суток предлагается схема, приведенная на графическом листе №  . Это позволяет рабочим сразу, без ожидания, начать нужный технологический процесс и экономить электрическую энергию за счет своевременного отключения при достижении заданной температуры.

Устройство позволяет поддерживать нужную температуру воды в заданное время суток. Программирование  по времени суток осуществляется с помощью реле КТ1 (реле 2РВМ). Заданная температура в диапазоне 0 – 100 градусов поддерживается с помощью терморегулятора ТУДЭ -2, закрепленного в баке. Диапазон регулируемо дифференциала составляет  4 -20 °С. Разность между температурой включения и выключения соответствует величине установленного дифференциала. Отключение реле КV будет происходить при температуре, установленной на шкале задания, а замыкание контакта SК – при температуре, меньшей на величину установленного дифференциала.

     Схема работает как в режиме ручного, так и в режиме автоматического управления. При включенном автоматическом выключателе QF и если SА находится в положении «Р», то при включении кнопки SВ2, включается =магнитный пускатель КМ и начинается подогрев воды  элементами ЕК. Для отключения нагревателей следует нажать кнопку SВ1 и поставить переключатель в положение «0». Терморегулятор в ручном режиме не действует. При автоматическом режиме (положение переключателя SА в положении «А») если температура ниже заданного предела и программа  реле КТ1 настроена на заданное  время  включения и отключения элементов ЕК, то контакт КТ1.1 замыкается и катушка реле КV подает питание на КМ и температура воды повышается. При достижении заданной температуры SК открывается и нагревательные элементы ЕК отключаются. Температура воды понижается. При достижении заданной дифференциалом температуры SК замыкается и цикл повторяется. При размыкании контактов КТ1.1 нагрев прекращается даже при замкнутом контакте SК.

     По [2,табл. 9] годовой удельный расход электрической энергии равен 

80 кВт·ч \ гол. При этом автоматизация процесса подогрева воды позволяет сократить расход энергии до 15%, за счет рациональной программы работы с учетом конкретных условий. Тогда годовое потребление электрической энергии на подогрев воды составит , при этом, годовое снижение  энергии составит 2400 кВт·ч в год.

2.3. Автоматический контроль уличным освещением фермы КРС.

     

     Эффективным средством экономии электрической энергии в осветительных установках является их автоматизация. Для этого используют различные автоматические устройства. Датчиками для них служат часовые механизмы, реле времени, фотоэлементы, фотореле и так далее.

     Особенно эффективна автоматизация управления установок наружного освещения с применением фотореле. Оно реагирует на изменение светового потока и обеспечивает автоматическое управление уличным освещением. Использование фотореле обеспечивает экономию электроэнергии до 30 % [2] На графическом листе №   приведена принципиальная схема фотореле ФВ-1, в котором

фоторезистор ВL типа ФСК-1 включен последовательно с высокочув-ствительным поляризованным реле КV1 типа РП-7. Исполнительное реле КV2 типа РПН управляет катушкой магнитного пускателя КМ. Настройка осуществляется с помощью резистора R2.

     В дневное время, когда естественное освещение достаточно, сопротивление фоторезистора   ВL мало, ток в цепи катушки    КV1 больше тока срабатывания и оно включено, при этом реле КV2 отключено. В вечернее время сопротивление фоторезистора увеличивается реле КV1 отключается, а реле КV2 включает магнитный пускатель КМ, который включает уличное освещение. Кнопочная станция позволяет включить уличное освещение в ручном режиме.

     В нашем случае освещение территории фермы КРС осуществляется 4 лампами ДРЛ-400.   По [2,табл. 19] охранное освещение работает до 350 часов в год. Годовое потребление электрической энергии составит:

               при этом экономия составит до 1680  кВт ? ч в год.

2.4. Компенсация реактивной мощности на вакуумном насосе.



  Одним из основных мероприятий по снижению потерь электрической энергии является повышение коэффициента мощности энергетических установок. Повышение коэффициента мощности важная народно-хозяйственная задача, так как низкий коэффициент мощности приводит к перерасходу материалов  на сооружение  электрических сетей, увеличению потерь энергии, недоиспользованию мощности  и КПД первичных двигателей и трансформаторов [2,3, 9,9,13,14 ]

Одним из эффективных путей рационального использования электрической энергии и повышение технико-экономических показателей работы электрооборудования является компенсация реактивной мощности. Компенсация реактивной мощности включает в себя широкий комплекс вопросов, направленных на повышение экономичности работы электроустановок, улучшение качества потребляемой электроэнергии и включающиеся в себя методы выбора и расчета компенсирующих устройств и их рационального размещения,  .......................