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

4



Содержание

Аннотация………………………………………………………………………………4

		Введение………………………………………………………………………………...	5

		Раздел 1. Электрификация фермы крупного рогатого скота………………………...	6

		1.1	Проверочный расчет мощности основных приводов на ферме КРС, выбор типа двигателей…………………………………………………………………………	8

		1.2	Выбор аппаратуры защиты и управления приводами………………………..14

		1.3	Расчет трудозатрат на проведение эксплуатационных работ по ферме КРС……………………………………………………………………………………..20

		Раздел 2. Защита обмоток электрических двигателей от увлажнения……………	22

		2.1	Причины выхода двигателей из строя и виды повреждений………………...	22

		2.2	Предохранительный подогрев…………………………………………………	23

		2.2.1	Индивидуальный предохранительный подогрев обмоток двигателей	23

		2.2.3	Устройства электроосмотической влагозащиты……………………………	30

		Раздел 3. Безопасность …………………………………………	35

		3.1	Требования  при обслуживании ………….	35

		3.1.1	Меры  при пропитке и  обмоток………………………	36

		3.1.2	Требования безопасности при испытании электрической прочно изоляции……………………………………………………………………………….	37

		Раздел 4. Технико-экономические показатели……………………………………..	40

		4.1	Исходные данные……………………………………………………………….	40

		4.2	Расчет экономической эффективности……………………………………….	41

		Общие выводы………………………………………………………………………...	48

		Список литературы……………………………………………………………………	49



Аннотация



    Данная  работа  посвящена выбору  силового оборудования фермы КРС на 200 голов с заданной технологией. В пояснительной записке  представлены поверочные расчеты приводов, выбраны типы и параметры аппаратуры защиты и управления,  составлена расчетно-монтажная таблица. Представлен также расчет трудозатрат на проведении эксплуатационных работ по ферме КРС.

Особое место в проекте занимает раздел по разработке  технических мероприятий по защите обмоток двигателей от увлажнения.  В данном разделе приведен расчет параметров устройств при индивидуальной и групповой защиты обмоток электрических двигателей.  В работе также представлены основные сведения по безопасности жизнедеятельности  и технико-экономические показатели.

	

	

	

	

	

	

	

	

	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.

Среди мероприятий, позволяющих снизить интенсивность отказов электродвигателей, кроме правильного их выбора по мощности, условиям окружающей среды и режимам работы, важное место занимают вопросы организации электротехнической службы  и различные технические мероприятия по повышению эксплуатационной надежности. 

Правильный выбор электрооборудования, своевременное устранение возникших неполадок позволит сократить технологические простои и тем самым повысит надежность их функционирования. Учитывая большую значимость электродвигателей в электрификации различных машин и технологических процессов,  по удельный вес электроприводов в сельском хозяйстве составляет 70% по установленной мощности и 64% по потреблению электрической энергии, значительная часть проекта посвящена разработке  устройств  защиты обмоток асинхронных двигателей от увлажнения. 

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


Раздел 1. Электрификация фермы крупного рогатого скота



Производственные процессы на ферме КРС

      На ферме КРС электрическая энергия широко 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. [7] 

       На ферме КРС возможно протекание одновременно нескольких технологических процессов, в которых задействовано разнообразное электротехническое оборудование [Типовой проект фермы КРС на 200 голов].

     Доение коров производится в молокопровод с системой доения АДМ – 8А. 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.

     Для удаления навоза используют  шнековые транспортеры. Система состоит из четырех шнековых транспортеров, удаляющих навоз  по рядам и одного шнекового транспортера, установленного поперек здания, для подачи навоза в сборник. Для удаления навоза используется наклонный  транспортер ТСН-4, который загружает навоз в тележку.

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

     Вентиляция коровника приточная, смонтирована на основе отопительно-вентиляционных систем.     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.

Характеристика оборудования фермы КРС

а) Вентилятор вытяжной. (Производительность  3000 м3 \ ч.  Частота вращения  1375 об / мин.;  давление потока воздуха 58  Па; мощность   электродвигателя    0,12   кВт.).

б) Вентиляционная система. ( Производительность    7800 м 3 \ ч ;

 частота вращения вентилятора   1420 об \ мин. ; мощность электродвигателя  2,2 кВт. ; давление потока воздуха    540 Па.).

в) Печь электрическая ПЭТ – 4 (номинальная мощность 1 кВт; производительность тепла  1600  ккал \ ч;  температура нагрева воздуха    до 20 °С.).

г) Воздушная завеса (производительность вентилятора 1000 м3 \ ч.; частота вращения 1420 об \ мин.; давление потока воздуха   176  Па; мощность электродвигателя  1,1 кВт.).

д) Транспортеры шнековые (производительность  7,7 м3 / ч.;

 установленная мощность  4 кВт.; частота вращения  920 об \ мин.).

е) Транспортер скребковый  ТСН– 4 (производительность  4,5  м3 / ч.;

 установленная мощность   1,5  кВт.;  число обслуживаемых  животных  200 шт.).

ж) Электроводонагреватель  ВЭП – 600 (вместимость резервуаров  600 л.;  максимальная температура нагрева воды  90 °С.;

номинальная мощность  10,5 кВт.;  коэффициент полезного действия    96 %.   





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

       При электрификации  сельскохозяйственных объектов большое   значение имеет  правильный выбор силового оборудования, так как это влияет на рациональное использование электрической энергии и на его надежность. [2,7]

Выбор электрического двигателя шнекового транспортера

Удаление навоза из помещений – сложный процесс в технологии выращивания животных. Если размеры хозяйства слишком велики, то убирать навоз вручную невозможно. Очистка помещений для содержания животных позволит улучшить микроклимат (при частой уборке снижается уровень содержания аммиака и азотистых газов в воздухе) и поддерживать чистоту и уровень гигиены. В результате повысится уровень комфорта животных. [2,4]



Рис. 1.1.  Кинематическая схема шнекового навозоуборочного транспортера:

– электродвигатель;  2 – ведущий шкив; 3 – ведомый шкив; 4 – приводные ремни; 5 – редуктор; 6 – муфта кулачковая; 7 – два роликоподшипника; 8 – шнековый транспортер;

Расчет мощности:

	



 коэффициент запаса мощности трансформатора, ;

 производительность трансформатора, H/м;

 расстояние между осями концевых барабанов, м;

 коэффициент полезного действия механизма редуктора,



 коэффициент сопротивления материала;

                                             (1.2) 



 поголовье животных;

 масса навоза одного животного за сутки;





С учетом 









     Данный транспортер укомплектован  двигателем АИР112МВ6У5: = 4,0 кВт; n =  920; =  9,2 А; = 0,82; cos = 0,81; = 6,0; = 2,0; = 1,8; = 2,5. 

Выбор электрического двигателя вентилятора

Для поддержания оптимальных параметров микроклимата внутри стойлового помещения необходимо правильно выбрать электропривод вентилятора.



Расчет воздуха для вентиляции животноводческого помещения определяют по следующим показателям. [10]





где W - количество влаги, выделяемой животными и другими источниками (испарение из пола, кормушек и т.д.); - допустимое содержание влаги в воздухе внутри и снаружи помещения;

                    (1.4)



где - влага, выделяемая животными при относительной влажности ;  влага, выделяемая из кормушек и пола;

                    (1.5)



где  выделение водяных паров одним животным; n- количество животных;  коэффициенты учитывающие изменение количества выделяемых животным паров в зависимости от температуры воздуха внутри;  ,  испарение влаги с мокрых поверхностей помещения; 

           (1.6)

            ,



где  содержание в воздухе в насыщенном состоянии при данных температурах внутри и снаружи помещения;  г/кг,  г/кг;  относительная влажность воздуха внутри и снаружи помещения;

   плотность воздуха при данных температурах; ; ;

Расход воздуха на удаление избыточной углекислоты:



где с - количество вредностей, выделяемых одним килограммом массы животного; с = 143 ;  масса животного; ;  допустимое содержание углекислоты внутри помещения;  допустимое содержание углекислоты в наружном воздухе.





где  лишняя теплота в тепловом балансе при данных  выделяемая животными;   теплоемкость воздуха;

 ;

                       (1.9)

где  количество теплоты, выделяемой животным в течении одного часа;  1009,79  кДж/(чгол);

За расчетную производительность вентиляционной установки принимаем наибольшее  значение расхода воздуха из трех результатов, приведенных выше,  .

Расчет напора вентилятора:



 динамический напор, Па;  статический напор, Па;





где удельный вес воздуха;    скорость движения воздуха;  ускорение свободного падения; 



                    (1.11)

 удельное сопротивление движению воздуха, Па/м.







 диаметр воздуховода; 

Потери напора в местных сопротивлениях составляют порядка 10…12 % динамического напора; ?? = 0,1; Н = 11,75 Па.

По часовой производительности и расчетному напору выбираем вентилятор Ц4-70 № 5; = 7800м3/ч; = 540 Па; = 1375 ; = 0,58.

Потребляемая мощность вентилятора:





 коэффициент запаса;   коэффициент полезного действия вентилятора;  коэффициент полезно действия передачи; 

б) Выбор электрического двигателя

       Опыт эксплуатации вентиляционных установок животноводческих 

помещений показывает, что приводы приточных вентиляторов, в основном работают в длительном режиме. В связи с этим выбирают электрический двигатель, исходя из следующих условий:

По мощности  (принцип достаточности) ; 2,2 > 2 кВт.

По роду тока и напряжения (перемещенного тока - I, = 380/220 В)

По частоте вращения: >; 1420 > 1375 мин-1

По климатическому исполнению и категории размещения.

По способу защиты от воздействия окружающей среды

По конструктивному исполнению и способу  монтажа.

По модификации.

Выбираем двигатель  серии  АИР90L4У5  с номинальными параметрами:

= 2,2 кВт; = 1420; = 5 А; =0,8; cos=0,83; = 6; =2,1;   

=1,6; =2,4; m=28,7кг.

       Проверка двигателя по условиям запуска и перегрузочной способности в данном случае не имеет смысла, т.к. момент трогания вентилятора меньше номинального момента. 

       Вывод: Выбранный электрический  двигатель в комплексе с вентилятором удовлетворит потребности животных в воздухе.

Данные выбора электрических двигателей рабочих машин сведены в таблицу 1.1.

Таблица 1.1. Технические характеристики

№



Силовое

оборудование

Количество 

электродвигателей

Марка

электродвигателя

Параметры 

электродвигателя

1

Вентилятор

2

АИР90L4У5

= 2,2 кВт; = 1420; = 5 А; =0,8; cos=0,83; = 6; =2,1;   =1,6; =2,4; m=28,7кг.

2

Трансапортер шнековый

5

АИР112МВ6У5

= 4,0 кВт; n =  920; =  9,2 А; = 0,82; cos = 0,81; = 6,0; = 2,0; = 1,8; = 2,5

3

Воздушная завеса

4

АИР80А4У5

= 1,1кВт; n=1400; = 2,7А; = 0,75;   cos = 0,81; = 5,0; = 2,0; = 1,6; =  2,2; m = 17,4кг

4

Транспортер скрепковый

1

АИР80В4У5

= 1,5 кВт;  n = 1400;= 3,5А;  = 0,77;  cosн = 0,83;= 5,0; = 2,0; = 1,6; = 2,2; m = 20,4 кг 

5

Вытяжной вентилятор

1

АИР56В4У5

= 0,18кВт; n = 1370;  = 2,1А;   = 0,64; cosн = 0,64;  = 2,5; = 2,0; = 1,7; = 2,2; m =6,3кг

6

Насос электроводонагревателя

1

АИР71В4У5

= 0,75кВт;  n = 1370; = 2,1А;   =  0,72; cos= 0,73; 

= 4,5; = 2,0; = 1,8; = 2,2; m = 15,1кг



7

Молочный насос

1

4АИР80В4У5



= 1,5кВт;  n = 1410; = 3,5А;   =  0,79; cos= 0,8; 

= 6,7; = 2,2; = 1,6; = 2; m = 14,7кг

8

Водокольцевой вакуумный насос

1

АИР112М4У5

= 5,5кВт;  n = 1440; = 11,5А;   =  0,85; cos= 0,86; 

= 6,7; = 2,3; = 1,6; = 2; m = 38,5кг

Продолжение таблицы 1.1.



Выбор аппаратуры защиты и управления приводами

    Для защиты электротермического оборудования (отопительно-вентиляционные системы, котлы, печи) применяем автоматические выключатели и магнитные пускатели.

       Для защиты других электродвигателей применяем типовую схему включения с использованием  автоматических выключателей, магнитных  пускателей и тепловых реле. Ящики 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 [2,6,7]:

Uа ? Uс ;

2. ?а  ? ?р.макс;

3. ?т.р ? ?р.мак.;

4. ?у.т.р. = ?р.макс; 

5. ?о ? Кн · ?пус.;

Uк = Uс (Uупр);

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

где  Iр.макс.=Iн при Кз0,7;

         Iр.макс.=1,1·Iн·Кз при Кз0,7; 

       Uа –  номинальное напряжение автомата,  В;   Uс – напряжение сети,  В;

       ?а  – номинальный ток автомата;  ?р.макс. – расчетный максимальный ток,А;

	       ?т.р.  – номинальный ток теплового расцепителя;   

       ?у.т.р. – ток уставки теплового расцепителя, А;

       ?о  – ток срабатывания электромагнитного расцепителя,  А;

       Uкат  – 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.

Двигатель вентилятора имеет номинальный ток   = 5,0 А; = 30 А  

Выбираем автоматический выключатель АЕ2016-10Р  = 10А

С напряжением выключателя  500В > 380В;  



= (1,05…1,22)·Iн = 6 А;

6 А > 5,0 А;

Тогда

                                            =   ·  = 6 ·12 = 72 А;                                       (1.14)



  Определяем  ток отсечки с учетом коэффициента надежности 

;

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

72А > 45А;    

Все перечисленные условия соблюдаются.

Выбираем  магнитный пускатель  серии ПМЛ-1220 = 10A

Этот магнитный пускатель выпускается со встроенным тепловым реле

РТЛ-1010 = 25A; с пределом регулирования тока уставки  3,8…6А, принимаем ток уставки теплового расцепителя  5 А. 

Также все условия соблюдаются.

      Сеть силового электрооборудования выполняется от силового щитка до ящиков управления кабелем марки ВРГ на скобах либо в профиль, от ящиков управления до приемников  проводом марки ПВ5 в трубе. 

       Сечение каждого участка силовой сети принимаем по длительно допустимым токам нагрева. Выбор сечения производим по [2,5], по таблицам длительно допустимых токов.

Условия выбора:       

 

где   – длительно допустимый ток провода, А;

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

= 6А;    

Принимаем провод ПВ-5(1 х 2,5)  = 22А; S = 2,5мм2.



Транспортер шнековый (по плану №7, №8,№9, №10, № 13):

Двигатели  с номинальным током = 9,2 А; = 55,2 А  

Для управления  и защиты двигателей  принимаем автоматический выключатель АЕ 2016-10; Iа = 10 А;   ; 







120 А > 82,8  А;

  Принимаем магнитный пускатель ПМЛ 1220; = 10 А.

С тепловым  реле РТЛ1014; = 25 А; с пределом регулирования тока уставки теплового расцепителя    7…10 А, принимаем уставку  теплового расцепителя равную  9,2 А.

Принимаем провод  ПВ-5(1 х 2,5), = 22 А; S = 2,5 мм2

Выбираем ящик управления Я5114; = 25 А



Автоматический выключатель АЕ2036-10Р, = 25 А, ; 

;



Принимаем кабель ВРГ, = 31 А;  S = 4 мм2

Транспортер шнековый (по плану №13):

Двигатель = 9,2 А

Автоматический выключатель АЕ2016 – 10Р; = 10 А; ;  



; ;

120 А > 82,8 A;

   Магнитный пускатель ПМЛ 1220; = 10 А 

Тепловое реле РТЛ 1014; ; с пределом регулирования тока уставки теплового расцепителя 7…10 А., с  уставкой теплового расцепителя  9,2 А. 

Провод ПВ-5(1х2,5) = 22 А; 

Выбираем ящик управления Я5111; = 10А

Автоматический выключатель АЕ2016 – 10Р; = 10 А;

;  

; А; 120 А > 82,8 A;

Принимаем кабель ВРГ, ; S = 2,5 мм2

Данные выбора защитной аппаратуры и управления приводами рабочих машин занесены в таблицу 1.2.

Таблица 1.2. Пускозащитная аппаратура приводов

№ п\п

Наименование

Оборудования

Автоматический выключатель

Магнитный пускатель

Тип теплового реле

Провод 

Ящик управления

Кабель 

1.

Вентилятор

Iн=5,0А

АЕ2016-10Р Iа=10А

ПМЛ-1220 Iа=10А

РТЛ-1010 

Iа=25А

ПВ5- 

(1х2,5)



ВРГ(4х2,5)

2.

Воздушная завеса

Iн=2,7А

АЕ2016-10Р Iа=10А

ПМЛ-1220 Iа=10А

РТЛ-1008 

Iа=25А

ПВ5- 

(1х2,5)

Я5111

Iн=10А

ВРГ(4х2,5)

3.

Транспортер шнековый

Iн=9,2А

АЕ2016-10Р Iа=10А

ПМЛ-1220 Iа=10А

РТЛ-1014 

Iа=25А

ПВ5- 

(1х2,5)

Я5111

Iн=10А

ВРГ(4х2,5)

4.

Транспортер скребковый

Iн=3,5А

АЕ2016-10Р Iа=10А

ПМЛ-1220 Iа=10А

РТЛ-1008 

Iа=25А

ПВ5- 

(1х2,5)

Я5110

Iн=4А

ВРГ(4х2,5)

5.

Вентилятор вытяжной

Iн=0,18А

АЕ2016-10Р Iа=10А

ПМЛ-1220 Iа=10А

РТЛ-1005 

Iа=25А

ПВ5- 

(1х2,5)

Я5110

Iн=4А

ВРГ(4х2,5)





6.

Электроводонагреватель 

Iн=2,1А

АЕ2016-10Р Iа=10А

ПМЛ-1220 Iа=10А

РТЛ-1006 

Iа=25А

ПВ5- 

(1х2,5)

Я5114

Iн=25А

ВРГ(4х4)




7.

Молочный насос

Iн=3,5А

АЕ2016-10Р Iа=10А

ПМЛ-1220 Iа=10А

РТЛ-1008 

Iа=25А

ПВ-5 

(1х2,5)

Я5114

Iн=25А

ВРГ(4х4)

8.

Водокольцевой вакуумный насос

Iн=11,5А

АЕ2026-16Р Iа=16А

ПМЛ-2220 Iа=25А

РТЛ-1016 

Iа=25А

ПВ-5 

(1х2,5)

Я5114

Iн=25А

ВРГ(4х4)

Продолжение таблицы 1.2.

 

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 № 2



Суммарный ток:

                          (1.16)



При суммарной мощности от 51 до 110  кВА,  Ко = 0,8;

Принимаем автоматический выключатель А3714Б;  Iн =160А;

;  ;

Принимаем кабель НРГ (4х70) с ; S = 70 мм2 .









Расчет трудозатрат на проведение эксплуатационных работ по ферме КРС.

     Годовой объем  на все  виды эксплуатационных и ремонтных работ определяем для фермы КРС в условных единицах эксплуатации по формуле [11]:   

  Q =  ? n?  ·  K ?   ,                                              (1.17)



где     n?  – число однотипных токоприемников.

           K? – переводной коэффициент  различного оборудования в  УЕЭ.  Принимается по: Рекомендации по обоснованию численности энергетической службы сельскохозяйственных предприятий, 1992г.      Приложение.           

Данные расчетов сведены в табл. 1.3.

Таблица 1.3. трудозатраты на выполнение всех видов работ  по ферме КРС в УЕЭ

№ п\п

Наименование оборудования

n?,

шт.

Среда

K ?

УЕЭ

K ? · n?

1.

Электрокалорифер  Р = 15 кВт с двигателем вентилятора. 4А90L4 с

Р = 2,2 кВт

2

2

3,16

6,32

2.

Воздушная завеса с 4А80А4 ,

Р = 1,1 кВт.

4

3

1,28

5,12

3.

Электропечи с Р = 1,0 кВт

2

2

0,05

0,1

4.

Транспротер шнековый с 4А112МВ6

Р = 4.0 кВт.

3

2

2

3

1,28

1,28

3,84

2,56

5.

Тр-р скребковый с 4А80В4 ,

Р = 1,5 кВт.

1

4

1,52

1,52

6.

Электроводонагреватель ВЭП-600

с Р = 10,5 кВт

1

3

3,22

3,22

7.

Насос  с 4А71В4   Р = 0,75 кВт.

1

3

0,88

0,88

8.

Вентилятор с 4А56В4, Р = 0,18

кВт.

1

3

0,88

0,88

9.

Вакуумный насос  с  4А112М4

Р = 5,5 кВт.

2

2

1,28

2,56

10.

Молочный насос АДМ- 8А  с

4А80В4   Р = 1,5 кВт.

2

2

1,28

2,56

11.

Светильники с  лампами ДРЛ

112

3

1,61

18,03

12.

Светильники с лампами ДРЛ

9

2

1,03

0,93

13.

Итого по ферме КРС







48,52

Примечание: 1. Для светильников с ДРЛ   норматив дается для 10 светильников.

2. Условия среды. 2 – пыльные и  сырые помещения; 3 – особо сырые с агрессивной средой; 4 – установки на открытом воздухе.

        Учитывая, что за условную единицу эксплуатации принимается объем работ численно равный 18,6 ч.ч можно определить трудозатраты в ч.ч.   

Т = Q  · 18,6 = 48,52 · 18,6 = 902,5 ч.

       Из расчетов видно, что на выполнение всех видов работ  по эксплуатации электрооборудования  на ферме КРС необходимо затратить  902,5 ч.. Примерно половина рабочего времени одного электромонтера  (фонд рабочего времени одного электромонтера равен 1860 часов. 









































Раздел 2. Защита обмоток электрических двигателей от увлажнения



Причины выхода двигателей из строя и виды повреждений

    Проблема надежности – одна из основных проблем современной техники. Это относится ко всем видам техники, но особенно остро она стоит применительно к электрическим двигателям. Все возрастающие темпы внедрения электрической энергии в процессы сельскохозяйственного производства выдвигают повышенные требования к обеспечению надежной работы средств электрификации.

         Следует заметить, что надежность закладывается при проектировании оборудования, обеспечивается при изготовлении и поддерживается при эксплуатации. Поэтому вопросам эксплуатации электрического оборудования необходимо уделять особое значение

      Опыт электрификации сельского хозяйства показывает, что без хорошей работы электротехнической эксплуатационной службы не удается получить ожидаемого роста эффективности производства и не позволяет  полностью использовать потенциальные возможности электрооборудования.            Эксплуатационная надежность электрооборудования не удовлетворяет в достаточной мере требованиям сельскохозяйственного производства. Электрические двигатели выходят из строя в 1,5…3 раза чаще, чем регламентировано в паспортных данных, что наносит значительный ущерб, так как любой отказ приводит к нарушению технологического процесса и к необходимости ремонта или замены отказавшего оборудования.

     Поэтому улучшение эксплуатации электрооборудования – одна из главных задач на современном этапе электрификации сельского хозяйства. Основными задачами электротехнической службы (ЭТС) являются:

обеспечение требуемой надежности оборудования, обеспечение рационального его использования и снижение эксплуатационных затрат. Для повышения надежности электрического оборудования необходимо решать не только технические, но и организационные вопросы. К организационным вопросам относится расчет трудозатрат на проведение всех видов эксплуатационных работ, составление графика ППРЭсх, выбор формы и структуры ЭТС и так далее. К техническим мероприятиям относится  правильный выбор оборудования по мощности и условиям окружающей среды, защита его от различных аварийных режимов, расчет аварийного запаса электрооборудования и так далее. Специальная часть данного проекта посвящена защите обмоток асинхронных двигателей от увлажнения, так как они являются основными потребителями электрической энергии в хозяйствах  (до 64 % от общего потребления энергии) и на их эксплуатацию приходится 50 % всех затрат [7].

     Некоторые организационные вопросы и выбор оборудования  рассмотрены в разделе 1.

Предохранительный подогрев

Индивидуальный предохранительный подогрев обмоток двигателей

     Повышению надежности обмоток электрических двигателей, работающих в тяжелых условиях сельскохозяйственного производства, в настоящее время уделяется большое внимание. Созданы специальные серии электрических двигателей с влагостойкой и химовлагостойкой изоляцией. Выпускаются специальные герметические двигатели сельскохозяйственного назначения. Однако, как показывает практика, в условиях эксплуатации во внутренней полости их постоянно накапливается влага, что приводит к снижению сопротивления изоляции. В свое время был разработан способ увеличения сопротивления изоляции путем герметизации их обмоток эпоксидным компаундом. Такой способ позволяет обеспечить  влагохимостойкость изоляции электродвигателей и увеличить их срок службы. Однако внедрение такого способа в условиях сельского хозяйства затруднено из-за сложного технологического процесса.

       Наиболее приемлемым способом является поддержание сопротивления изоляции электродвигателей на уровне выше критического в период технологических пауз. 

       В нашей стране применяется ряд устройств. Которые могут быть использованы в сельском хозяйстве для поддержания сопротивления изоляции на заданном уровне. Принципиальные схемы  устройств подогрева обмоток приведены на рис. 2.1.



Рис. 2.1. Принципиальные электрические схемы  подогрева обмоток двигателей во время пауз



     В случае «а», устройство подогрева состоит из однофазного трансформатора, параметры которого рассчитываются в зависимости от мощности двигателя и режима подогрева, дополнительного магнитного пускателя, который подключает вторичную обмотку трансформатора к двигателю. 

      В  случае «б», устройство сушки или предохранительного подогрева включается параллельно основному коммутационному аппарату и состоит из одного или двух тиристоров, включенных по встречно параллельной схеме, и схемы управления ими. При отключении магнитного пускателя устройство начинает работать автоматически и по двум обмоткам двигателя начинает протекать ток подогрева или ток сушки, в зависимости от того, как был отрегулирован угол открытия тиристора.

     В случае «с» устройство предохранительного подогрева включает три одинаковых конденсатора, выбранных соответствующим образом.

     К недостаткам первой схемы следует отнести то, что необходимо иметь для каждого двигателя индивидуальный понижающий трансформатор, дополнительный пускатель и двигатель должен иметь выведенную нулевую точку.

     К недостаткам второй схемы следует отнести то, что ток подогрева или сушки протекает по двум фазам и создаются помехи при работе. 

     Наиболее приемлемым вариантом, из представленных, является устройство с применением конденсаторов «с».

       Блок управления и защиты состоит из автоматического выключателя, магнитного пускателя, теплового реле или универсальной защиты. Блок предохранительного подогрева и компенсации реактивной мощности совмещен и состоит из трех конденсаторов одинаковой емкости. При включенном магнитном пускателе они оказываются включенными в “треугольник” на линейное напряжение сети и служат для компенсации реактивную мощность. При отключенном магнитном пускателе они оказываются включенными последовательно с обмотками двигателя и исполняют роль ограничителя тока подогрева. Для предотвращения дальнейшего вращения двигателя необходимо в режиме подогрева включить емкость так, чтобы изменить чередование фаз.

       Мощность предохранительного подогрева при этом определяется так:



                                                      (2.1)

где – номинальная мощность электродвигателя, кВт;

   – удельная мощность подогрева,  Вт/кВт.  Принимается по [6,7] и находиться в пределах 4 … 9 Вт / кВт установленной мощности двигателя.

       Ток предохранительного подогрева определяется из соотношений:

,                                                           (2.2)

учитывая, что  получим:

                                                         (2.3)

Iпод = (2,2…2,9) Iн,

           

где С – ёмкость одного конденсатора, мкф; -угловая частота, с;-1

 – ток подогрева равный (0,17. . .0,2)

       В таблице 2.1 приведены расчетные значения токов подогрева, величины емкости и мощности подогрева, для двигателей мощностью до 10 кВт.

Таблица 2.1Технические характеристики средств защиты различных двигателей от увлажнения

Тип двигателя

, кВт

, А

С, мкф

, Вт

, Вт

, А

4А71А4

0,55

1,7

5,0

9

5,0

0,34

4А71В4

0,75

2,1

5,7

9

6,8

0,42

4А80А4

1,1

2,7

7,3

9

10,0

0,54

4А80В4

1,5

3,5

9,5

9

13,5

0,70

4А90L4

2,2

5,0

13,5

8

17,5

1,00

4А100S4

3,0

6,7

18,0

7

21,0

1,34

4А112M4

5,5

11,5

28,7

6

33,0

2,07

4А132S4

7,5

15,1

40,0

5

37,5

2,56

4А132M4

11

22

57,0

5

55,0

3,74



Предохранительный подогрев группы двигателей

 Если несколько двигателей находятся на не большом расстоянии друг от друга, то можно использовать групповую защиту их от увлажнения [7,13,16].

    На ферме КРС 4 двигателя шнековых транспортеров, расположенных в линию, общее расстояние между крайними двигателями 18 м. Принципиальная схема включения и подогрева во время пауз приведена на рис. 2.2.



Рис. 2.2. Схема управления и предохранительного подогрева двигателей шнековых транспортеров.

         В данном случае предохранительный подогрев проводится для 4 двигателей,  две обмотки которых во время паузы включаются последовательно. Ограничение тока осуществляется статическим конденсатором (С). Если все двигатели одинаковой мощности (как в нашем случае), то задача ограничения тока упрощается. Предварительно собирается дополнительная цепь для предохранительного подогрева, которая включается автоматически магнитным пускателем КМ5, после того как все шнековые транспортеры будут отключены. При включении любого транспортера, предохранительный подогрев отключается также автоматически.

     При этом необходимо выбрать параметры ограничивающего конденсатора из условий, что ток подогрева должен находиться в пределах 0,15…0,25 от номинального тока двигателя.

     В нашем случае, групповой подогрев необходимо провести для четырех двигателей серии АИР 112 МВ6 с параметрами Рн = 4 кВт, Iн = 9,2 А, ? = 0,82, cos? = 0,81, Кi = 6, nн = 950 об \ мин.

     На рис.2.4. приведена схема замещения цепи подогрева.



Рис.2.3. Схема замещения цепи подогрева.

     Определяем полное, активное и индуктивное сопротивление двигателя при коротком замыкании:

Zк = Uф \ Кi · Iн = 220 \ 6 · 9,2 = 3,99 Ом,

Rк = Zк · cos?к = 3,99 · 0,81 = 3,23 Ом,

Хк = Zк · sin?к = 3,99 · 0,586 = 2,34 Ом,

Где  cos?к ? cos?н .

    Так как во время подогрева ток проходит только по двум обмотка 4 двигателей, то 

Rк? = Rк · 8 = 3,23 · 8 = 25,84 Ом ;

                         Хк? = Хк · 8 = 2,34 · 8 = 18,72 Ом,                                   (2.4)



    Определяем ток подогрева Iпод  = (0,15…0,25) Iном = 1,38…2,3А. 



Принимаем 2 А, Хс находим из уравнения:

Iпод = Uф \ ? Rк?2 + (Хс – Хк?)2  =  220 \ ? 668 + (Хс – 18,72)2  = 2

1102 = 668 + Хс2 – 37,4 Хс  + 350,4 или  Хс2 – 37,4 Хс  – 11082 = 0          

Хс   = 125,7 Ом = 106  \ ? · С; 

С = 106  \ 314 · 125,7 = 25,3 мкФ.

     Принимаем батарею статических конденсаторов из МБГО или МБГП с рабочим напряжением 400 В., общей емкостью 25 мкФ. 

     При подогреве отдельного двигателя тоже требовалось 25 мкФ  но на одну фазу. На три фазы необходимо иметь 75 мкФ и на рабочее напряжение 630 В,  так как они во время работы двигателя включаются на линейное напряжение.

      Для включения цепи подогрева применяем пускатель ПМ12- 010 -110 с приставкой с 2з вспомогательными контактами.

   Если в группу объединяются двигатели разной мощности, то расчет ведется для двигателей большей мощности. При этом двигатели меньшей мощности шунтируются соответствующим конденсатором (рис. 2.4)

                           





          

Рис. 2.4. Схема включения двигателей различной мощности с подогревом в бестоковые паузы.



Устройства электроосмотической влагозащиты

    Все перечисленные устройства влагозащиты и предохранительного подогрева обладают определенными недостатками. Одни устройства потребляют значительное количество электрической энергии, другие способы малоэффективны или трудно реализуемы. Поэтому в данной работе предлагается использовать устройства, основанные на явлении электроосмоса [7]. Подача потенциала на обмотку неработающего электродвигателя относительно корпуса создает в системе изоляции электрическое поле, которое препятствует проникновению влаги в обмотку.
.......................