Методические указания для выполнения курсовой работы Направления подготовки 110800 Агроинженерия Профиль Электрооборудование и электротехнологии в сельском хозяйстве
 Скачать 5.17 Mb.
|
L=a/N-0,58·h, (7.10)где a – длина помещения, м; N – число облучателей в одном ряду вдоль помещения. Средняя облучённость для объектов так же зависит от их формы, мэр/м2:   (7.11) где l=2·htgк. Рассчитанную облучённость сравнивают с допустимыми значениями для конкретного объекта. При этом должно соблюдаться соотношение: KзZ·EсрEдоп, (7.12) где Z – коэффициент минимальной облучённости. Продолжительность работы облучателей, ч: t=Aэ/Eср+btраз, (7.13) где b – коэффициент, учитывающий отличие эффективного потока лампы в процессе разгорания от потока разогревшейся лампы (для нормального включения лампы b=0,7, для ускоренного b=0,35); tраз – время полного разгорания лампы, оно равно 5…10 мин в зависимости от условий окружающей среды. Время работы облучателей в сутки, ч: t=t1n=Ln/V, (7.14) где t1 – время одного полного прохода облучателей, ч. Пример 5. Рассчитать подвижную ультрафиолетовую установку УО-4М в помещении для содержания телят. Длина помещения 76м. Сила излучения облучателя Iэ.о., эр/ср, рассчитывается по формуле (7.6):  Высота подвеса облучателей над объектом облучения (телятами) h, м, рассчитывается по формуле (7.9):  Длина хода облучательной установки L, м, рассчитывается по формуле (7.10):  Размещение облучательной установки телятнике на рис.7.4.  ПС – приводная станция и шкаф управления; SQ – путевые выключатели Рисунок 7.4 – Размещение облучательной установки Средняя облученность телят Е, эр/м2, рассчитывается по формуле (7.11):   Сравнивается средняя облученность с допустимой облученностью по выражению (7.12):   Время облучения животных t, ч, к концу срока службы лампы, рассчитывается по формуле (7.13):  Время работы облучательной установки в сутки tсут, ч, рассчитывается по формуле (7.14):  7.3. Установки для обеззараживания воды ультрафиолетовым излучением Необходимый бактерицидный поток определяется по формуле, Фб, бк, определяется по формуле: Ф=-Qк·(Б/Б0)/(1563,4·u·b), (7.15) где Q – количество воды, облучаемой в единицу времени, м3/ч; – коэффициент поглощения воды, выбираемый в зависимости от источника водоснабжения, 1/см; K - коэффициент сопротивляемости бактерий, находящихся в воде (за расчётную принимают сопротивляемость кишечной палочки Коли K=2400…2540), мкбс/см2; Б – допустимое после обеззараживания количество бактерий в 1 л воды (допускается Б=3, но для повышения надёжности в расчётах следует брать Б=1); Б0 – количество бактерий в 1 л воды перед началом обработки (ГОСТ допускает Б01000); u – коэффициент использования потока ламп; b – коэффициент ослабления бактерицидного потока в слое воды толщиной h. Коэффициент использования потока лампы, ηи, о.е., определяется по формуле: и=отр+·(360-отр)/360, (7.16) где отр – центральный угол в градусах между прямыми, соединяющими источник и ближайшие края отражателя (для обеззараживающей установки с одной лампой, значение этого угла от 120 до 150. В установках с несколькими лампами отр180); – коэффициент отражения бактерицидного потока поверхностью отражателя установки. Коэффициент ослабевания бактерицидного потока в слое воды, ηв, о.е., определяется по формуле: в=1-е-h, (7.17) где – коэффициент поглощения воды, 1/см; h – толщина слоя воды см. Глубина потока (толщина слоя) воды, hсм, определяется по формуле: h=-lg·(1-в)/(lge). (7.18) Глубину потока принимают такой, чтобы значение в=0,9. Пример 6. Рассчитать установку с непогружными источниками бактерицидного излучения для обеззараживания воды при расходе Q = 15 м3/ч. Максимальное содержание бактерий в 1 л воды Б0 = 1000, допустимое после обеззараживания количество бактерий в 1 л воды Б = 1. Коэффициент сопротивляемости бактерий k = 2500 мкб·с/см2. Коэффициент поглощения воды α = 0,2 1/см, коэффициент ослабления потока излучения в воде ηв =0,9. Для обеззараживания воды используется лампа ДБ15, с бактерицидным потоком Фб.л. = 2,5 бк. Лампа размещена в отражателях с коэффициентом отражения ρб = 0,6 и углом αотр = 1800. Общая ширина лотков b0 = 45 см, скорость движения воды в лотках υ = 0,25 м/с. Лампы установлены одна от другой на расстоянии lл = 12 см. Коэффициент использования бактерицидного потока ηи, о.е., определяется по формуле (7.16):  Необходимый бактерицидный поток Фб, бк, определяется по формуле (7.15):  Необходимое число ламп N, шт, определяется по формуле:  Толщина обеззараживаемого слоя воды h, см, определяется по формуле:  7.4. Инфракрасные облучательные установки Инфракрасные облучательные установки используются в сельскохозяйственном производстве как устройства локального обогрева (рис.7.5).  Рисунок 7.5 – Инфракрасный облучатель Инфракрасный облучатель состоит из аппаратуры с патроном для лампы ИКЗК-250, металлического козырька, защитного колпака, металлической защитной сетки. Колпак жестко крепится к лапкам козырька тремя винтами и откидывается при замене лампы или её чистки. Арматура состоит из пластмассового корпуса, внутри которого расположен фарфоровый патрон типа Е27. Внутренний монтаж выполнен термостойкими проводами. Металлический козырек крепится к корпусу винтами с шайбами. Облучатель подсоединяется к сети с помощью шнура или кабеля. Высота подвеса облучателей устанавливается в зависимости от температуры окружающего воздуха. Если в качестве источников ИК – излучения применяют не только лампы типа ИК3К, как лампы накаливания других типов, то для приближённого определения необходимой облучённости молодняка сельскохозяйственных животных и птицы используют выражение, Вт/м2: Eх=Aq-т·t, (7.15) где Aq – постоянная потерь теплоты, зависящая от вида животного и способа его содержания, Вт/м2; т – коэффициент теплоотдачи телом животного, зависящий от влажности воздуха, его движении внутри помещения, влажности пола, вида и возраста животного, Вт/(м2С); t – температура окружающей среды, С. Для расчётов значения Aq и т берут из табл. 7.1. Таблица 7.1 – Постоянная потерь теплоты и коэффициент теплоотдачи
По графическим зависимостям между площадью облучения А, высотой подвеса h и облучённостью Е100 (от лампы мощностью 100 Вт) определяется условная облучённость, а уже по ней необходимая мощность лампы, Вт: Pл=100Eх/(E100uсф), (7.16) где u – доля мощности, преобразованной в лучистый поток (для ламп накаливания u=0,8…0,9); сф – доля излучения через колбу лампы или внешний светофильтр (для прозрачной колбы сф=1, для колбы ламп типа ИКЗС сф=0,84, для колбы ламп ИКЗК сф=0,76). По расчётной мощности выбирают стандартную лампу. 7.5. Комбинированные облучательный установки В настоящее время в сельском хозяйстве для комбинированного облучения (ультрафиолетового и инфракрасного) используются облучатели «ИКУФ» и «Луч». Однако наибольшее распространение получил облучатель «Луч» (рис.7.6).. Облучательная установка состоит из жестяного корпуса. В ней расположены две инфракрасные лампы ИКЗК-220-250 и одна ультрафиолетовая лампа ЛЭ-15 с отражателем. Поток излучения инфракрасных ламп может быть перераспределен в необходимом направлении в пределах угла от 0о до 45о. тепловой поток излучения инфракрасных ламп зависит от подводимого напряжения. Поэтому для регулирования напряжения используется трансформатор напряжения, что позволяет регулировать поток излучения лампы. Для защиты источников излучения от механических повреждений в облучателе предусмотрена защитная решетка.  1 – эритемная лампа; 2 – ИК лампа; 3 – кожух ПРА; 4 – подвеска; 5 – защитная решетка Рисунок 7.6 – Конструкция облучателя «Луч» В облучателе установлены две лампы типа ИКЗК (инфракрасные зеркальные красного цвета) (рис.7.7).  Рисунок 7.6 – Лампа ИКЗК Для перераспределения потока излучения лампы в нижнюю полусферу, поэтому её верхняя часть купола покрыта зеркальным отражателем. Для того, чтобы свет не мешал отдыху животных в ночное время, лампы выпускают с красным или синим светофильтрами. Для ультрафиолетового облучения в установке установлена люминесцентная эритемная лампа ЛЭ. Лампа ЛЭ представляет собой трубку из увиолевого стекла хорошо пропускающего мягкое ультрафиолетовое излучение, внутренняя поверхность колбы покрыта слоем специального люминофора, преобразующего ультрафиолетовое излучение с длиной волны 254 нм в ультрафиолетовое излучение длиной волны 315 нм []. Основной задачей расчета инфракрасных облучателей в телятнике является определение высоты их подвеса над спинами животных. Потребная инфракрасная облученность Еик, Вт/м2, определяется по формуле:  (7.17)где Eo – оптимальная облученность для новорожденного теленка, находящего в помещении, Вт/м2; s - температурный градиент облученности, Вт/м2·град; D- возраст животного, дн.; L- число дней полной температурной адаптации животного, дн. Расстояние от одной ИКЗК – лампы до спины животного h, м, определяется по формуле:  (7.18)где Iαo- сила излучения зеркальной лампы или светильника в направлении угла α, Вт/ср; Z = коэффициент неравномерности облученности. Для ультрафиолетового облучения в облучатели используется люминесцентная эритемная лампа ЛЭ-15. Витальная облученность Fвит, мвит/м2, определяется по формуле:  , (7.19)где cosα – угол падения луча на облучаемого животного. Пример 7. Рассчитать комбинированную облучательную установку в помещении для содержания телят. Температура воздуха в зоне содержания животных +12оС. Полная адаптация животных 100 дней. Потребная инфракрасная облученность Еик, Вт/м2, определяется по формуле (7.17):  Расстояние от одной ИКЗК – лампы до спины животного h, м, определяется по формуле (7.18):  Витальная облученность Fвит, мвит/м2, определяется по формуле (7.19):  мвит/м2.Биодоза для телят до 6 месяцев 130 мвит.ч/м2 . Время облучения в сутки:  8. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ Питание осветительных сетей осуществляется как правило переменным током, напряжением 220В. Линии трехпроводные, прокладываются открыто. Осветительные щиты следует располагать вблизи основного рабочего входа в здание; по возможности в центре питаемых нагрузок; в местах, удобных для обслуживания и с благоприятными условиями среды, недоступных для случайных повреждений (чтобы были видны хотя бы частично управляемые светильники); с учётом подхода питающих линий. Питание рабочего освещения должно быть от отдельного ввода. Однако допускается питание осветительных щитков от общего с силовой нагрузкой ввода при условии, что питающая линия обеспечит на вводе отклонение напряжения от номинального, не выходящие за допустимые пределы 5 и –2,5% . После размещения осветительных щитков все светильники делят на группы. При этом всю нагрузку вначале делят равномерно на три части (по числу фаз питающей сети), а затем нагрузку каждой фазы делят на группы с учётом рекомендаций: - каждая групповая линия должна иметь на фазе не более 20 светильников с лампами накаливания, ДРЛ, ДРИ, натриевыми и не более 50 светильников с люминесцентными лампами; - каждая групповая линия с лампами накаливания мощностью до 500 Вт, люминесцентными лампами и штепсельными розетками должна быть защищена автоматом или предохранителем на ток не более 25 А, а линии с лампами накаливания мощностью свыше 500 Вт или с лампами ДРЛ – не более 63 А. Марку проводов осветительной сети и способ их прокладки определяют в соответствии с условиями окружающей среды. Расчёт и выбор сечения проводов осветительной сети обеспечивает: отклонение напряжения у источников света в допустимых пределах; нагрев проводов не выше допустимой температуры; достаточную механическую прочность проводов. Поэтому сечение проводов обычно рассчитывают по допустимой потере напряжения, а затем проверяют по нагреву и механической прочности. При этом индуктивное сопротивление проводов внутренних осветительных сетей можно не учитывать. Индуктивное сопротивление осветительной нагрузки не учитывают, так как коэффициент мощности не ниже 0,9. Таблица 8.1 - Провода и кабели для сельскохозяйственных осветительных сетей
Площадь сечения проводов, мм2:  (8.1) где ΣMв - сумма моментов нагрузки на вводе, кВт∙м; α  - коэффициент приведения моментов, 1,85; Σm- сумма моментов нагрузки на группах, кВт∙м; С– коэффициент, зависящий от напряжения, числа фаз и материала проводника; ∆U- потери напряжения. Таблица 8.1 - Значение коэффициента С для сети напряжением 380\220В
Для внутренних осветительных сетей при номинальном напряжении на вводе допустимая потеря равна 2,5%, кроме жилых зданий, для которых это значение, как и для наружного и аварийного освещения, равно 5%. Обычно рекомендуют из приведённых значений допустимые потери напряжения оставлять 0,2…0,3% на потери ввода в помещении. В сетях напряжением до 42 В потеря напряжения допускается 10%, считая от вторичных выводов понижающих трансформаторов. Моменты нагрузок определяются от самой удалённой от осветительного щита точки с наибольшей мощностью. Нагрузки потребителей ответвлений прикладывают к точке ответвлений. Любую равномерно распределённую нагрузку можно заменять равнодействующей, приложенной в центре нагрузки. Сумма моментов нагрузки на вводе и групповых линиях ΣMв, кВт·м:  где Р – мощность нагрузке на вводе, кВт; L – длина ввода, м; Рi – мощность нагрузки в линии, кВт; Li – длина линии, м. Расчётный ток кабеля Iрасч, А:  где ∑Р - суммарная мощность осветительной установки, Вт; сosφ – коэффициент мощности осветительной сети, о.е. Окончательно выбранная площадь сечения должна быть не меньше расчётного значения и удовлетворять соотношениям. После выбора площади сечения проводов определяют полные потери напряжения в каждой группе от ввода до наиболее удалённого источника света. Потери напряжения на вводе ∆U, %:  Потери напряжения на группах вычисляются аналогично. Таблица 8.2 - Длительный допустимый ток (А) для проводов с алюминиевой и медной жилами
Таблица 8.3 - Осветительные групповые щиты
Для сельскохозяйственных объектов наиболее широко применяют щитки типов ОЩ, ОЩВ, УОЩВ, ОП, ЯОУ и др. Все осветительные установки должны быть защищены от короткого замыкания. От перегрузок должны иметь защиту сети: внутри помещений, проложенные открыто проводом с горючей оболочкой; в пожаро- и взрывоопасных помещениях; жилых и общественных зданиях, торговых и служебно-бытовых помещениях, промышленных и сельскохозяйственных предприятиях. Для защиты осветительных сетей применяются автоматические выключатели (автоматы). Автоматы с мгновенно действующими расцепителями для защиты осветительных сетей не применяют. В групповых осветительных сетях используют автоматы с тепловыми расцепителями, в питающих сетях – автоматы с комбинированными расцепителями. Автоматические выключатели выбираются согласно условий []:  где Uн.в. - номинальное напряжение автоматического выключателя, В; Uс - напряжение сети, В; Iн.в  - ток номинальный автоматического выключателя, А;Iрасч  - расчётный ток группы;Iрасц  - ток номинальный комбинированного расцепителя, А; Кщ- коэффициент, учитывающий нагрев окружающей среды в электрощитах. Расчетный ток группы Iрасч, А:  где Р - мощность линии, Вт; U - напряжение сети, В; cos φ – коэффициент мощности, о.е. Проверяется автоматический выключатель на правильность срабатывания теплового расцепителя, согласно условий:  где Ic.п.  - ток срабатывания защиты от перегрузки, А;Icp.теп.  - расчётный ток теплового расцепителя; А.Результаты электротехнических расчетов сводятся в расчетно-монтажную таблицу. Пример 8. Рассчитать проводниковый материал для осветительной сети выполненной светодиодными светильниками SENAT Hermes (рис. 8.1), и выбрать автоматические выключатели. Схема замещения осветительной сети, с указанием мощности и длины линии.  Рисунок 8.1 – Схема замещения осветительной сети Сумма моментов нагрузки на вводе и групповых линиях ΣMв, кВт·м, по формуле (8.2):   Моменты остальных групп рассчитываются аналогично. ∑m2 = 53,46кВт·м. ∑m3 = 56,1кВт·м. ∑m4 = 58,74кВт·м. ∑m5 = 5,04кВт·м. Сечение провода на вводе в здание Sв, кВт·м, по формуле (8.1): Моменты остальных групп рассчитываются аналогично. ∑m2 = 53,46кВт·м. ∑m3 = 56,1кВт·м. ∑m4 = 58,74кВт·м. ∑m5 = 5,04кВт·м.  Для питания осветительной установки предлагается использовать кабель ВВГ - 5х4 мм2 (медная жила; В – поливинилхлоридная оболочка; В – поливинилхлоридная изоляция; Г – отсутствие брони и покрова). Расчётный ток кабеля Iрасч, А, по формуле (8.3):  4,52А < 35А, кабель по нагреву проходит. Потери напряжения на вводе ∆U, %, по формуле (8.4):  Выбирается автоматические выключатели согласно условий (8.5). Расчетный ток группы Iрасч, А, по формуле (8.6):  Для первой группы выбирается однополюсный автоматический выключатель ВА 47-29-1С; Iн.в.  = 63 А; Iн.расц. = 2,5А.230В > 220В; 63А > 1,8А; 2,5А> 2А - условия выполняются. Для остальных групп автоматические выключатели выбираются аналогично, данные представлены в расчётно-монтажной таблицу 8.3. Проверяется автоматический выключатель на правильность срабатывания теплового расцепителя, согласно условий (8.7, 8.8):  Выбирается осветительный щит типа ЩРН – 9 (З) (Щ – щит; Р – распределительный; Н – навесной; на 9 модулей; З – с замком), комплектуется автоматическими выключателями ВА 47-29. Таблица 8.3 – Расчётно-монтажная схема осветительной сети
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||