Механизация. Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства.. Учебное пособие по выполнению лабораторных работ студентами очного и заочного обучения специальностей
 Скачать 5.6 Mb.
|
|
Напорно-регулирующие сооружения. В системах водоснабжения используют специальные напорно-регулирующие сооружения, предназначенные для регулирования подачи воды, создания постоянного достаточного напора в водопроводной сети, а также формирование запаса воды на время отключения насосной установки. Применяют два типа напорно-регулирующих сооружений водонапорную башню и пневматический котел (безбашенное сооружение. В настоящее время в практике сельхозводоснабжения широкое применение имеют бесшатровые башни-колонны конструкции А.А. Рожновского. Водонапорная башня А.А. Рожновского предназначена для создания наружного напора за счет подъема водонапорного резервуара на необходимую высоту. Отличительной ее особенностью является цилиндрическая опора, которая одновременно является емкостью для воды, что увеличивает запас воды в башне почтив два раза. Устройство (рис. 86): башня состоит из фундамента, ствола (опоры) 1 и резервуара 2. 133 Башни этой конструкции можно использовать без утепления в местностях с зимней температурой до -С, но если выполняются при этом два условия температура воды в водоисточнике не ниже С обеспечен регулярный водообмен. Высота напорной башни выбирается с таким расчетом, чтобы обеспечивалась подача воды в нужном количестве к наиболее удаленному и высоко расположенному водопотребителю. Вместимость резервуара определяется с учетом расхода воды и времени работы насосной установки в течение суток. За время работы насосной установки в резервуаре должен накопиться аварийный запас воды на случай временного прекращения работы насосной установки, а также противопожарный запас воды п Обычно резервуар выбирают вместимостью, равной 15…20% от максимального суточного расхода воды. В нижней части ствола башни, непосредственно над фундаментом, делают земляную отсыпку и смотровой колодец для периодического осмотра состояния запорно-регулирующих устройств и проведения ремонтных работ. Сверху резервуар с водой закрыт крышкой с люком. 1 – ствол (опора 2 – резервуар сдатчиком уровня 3 – пост управления 4 – станция управления 5 – насосная установка 6 – напорная труба Рисунок 86 – Водонапорная башня А.А. Рожновского Рабочий про ц е св водонапорную башню воду подают по напорному трубопроводу 6 с помощью насоса водонасосной установки 5. По мере заполнения водой башни уровень ее повышается. Соответственно увеличивается гидростатическое давление р (рис. 86), определяемое из формулы р = ρ · g ·h, (15.1) 134 где ρ – плотность воды, ρ = 1000 кг/м 3 ; g – ускорение свободного падения, g = мс h – уровень воды, м вод.ст. h р m i n р m a x 0 h р m i n р m a x 0 Рисунок 87 – Схема к пояснению работы электроконтактного манометра В случае использования электроконтактного манометра (ЭКМ) в системе автоматического управления работой башни включение и выключение насоса происходит следующим образом. Как только стрелка ЭКМ достигнет отметки р , тут же размыкается цепь питания электродвигателя и насос отключается. По мере разбора воды из башни и уменьшения давления до отметки р все происходит в обратной последовательности – насос включается. В процессе эксплуатации водонапорной башни необходимо периодически спускать осадки через грязевую трубу, промывать и дезинфицировать башню. Водоподъемная установка типа ВУ-7-65 предназначена для подъема воды из поверхностных источников. Для подъема воды из подземных источников промышленность выпускает автоматическую водоподъемную установку ВУ-7-65 с центробежным насосом, подающим воду из буровой скважины. Устройство (рис. 88): в состав агрегата входит воздушно- водяной бак 4, в который вода по напорной трубе 9 подается с помощью насосного агрегата 7. Автоматическое управление работы насосного агрегата осуществляется с помощью реле давления 2. Для разбора воды из котла предназначена напорно-разводящая труба 5. Периодическое пополнение воздушно-водяного бака воздухом производится с помощью струйного регулятора 10. 135 Принцип работы когда подача насосного агрегата превышает потребление, избыток воды поступает в котел, воздушная подушка сжимается и давление в котле повышается. В случае, когда водопотребление больше подачи или насос не работает, вода под давлением воздуха поступает из котла потребителю. 1 – станция управления 2 – реле давления 3, 11 – предохранительные клапаны 4 - воздушно-водяной бак 5 – трубопровод 6 – сапло; 7 – насосный агрегат 8 – всасывающая труба 9 – нагнетательная труба 10 – струйный регулятор Рисунок 88 – Схема водоподъемной установки ВУ-5-30 Как только давление в котле при его наполнении достигнет расчетного значения р реле давления 2 разомкнет электрическую сеть магнитного пускателя, насосный агрегат 7 выключится. Приуменьшении давления до р min контакты реле замкнутся, и включится насос, который снова начнет подавать воду в котел. Вовремя работы водокачки объем воздушной подушки в котле вследствие неплотностей соединений и растворения воздуха вводе уменьшается. Это приводит к увеличению частоты включения установки и ускоряет износ электродвигателя и насоса. Для автоматического заполнения котла воздухом служит струйный регулятор 10. Контрольные вопросы 1. Назвать виды подземных вод в зависимости от глубины их залегания. Перечислить типы водоприемных сооружений подземных вод. Как они устроены 3. Какие типы насосов используют для подъема воды 4. Как устроен и работает центробежный насос 5. Как обозначаются и расшифровываются марки центробежных насосов. Как устроен и работает вихревой насос 136 7. Как обозначаются и расшифровываются марки вихревых насосов 8. Как устроен и работает погружной центробежный насос 9. Как обозначаются и расшифровываются марки погружных центробежных насосов 10. Назначение напорно-регулирующих сооружений. 11. Как устроена и работает водонапорная башня А.А. Рожновского? 12. В чем суть автоматического управления работой водонапорной башни А.А. Рожновского? 13. Назначение пневматических водоподъемных установок. 14. Как устроена и работает пневматическая водоподъемная установка типа ВУ-7-65? РАБОТА № 16: МЕХАНИЗАЦИЯ ПОЕНИЯ ЖИВОТНЫХ И ПТИЦ НА ФЕРМАХ Содержание работы 1. Индивидуальные поилки. 2. Групповые поилки. 3. Водораздатчики. Автопоение представляет собой систему автоматических устройств или поилок, при помощи которых животное или птица самостоятельно получают из водопровода воду в нужном количестве и требуемого качества. Поилки подразделяют на индивидуальные и групповые. Индивидуальные поилки применяют главным образом на фермах крупного рогатого скота с привязным содержанием и на свинофермах при содержании свиней в отдельных станках. Во всех остальных случаях используют групповые поилки. Индивидуальная автопоилка ПА предназначена для поения крупного рогатого скота на фермах привязного содержания. 1 – поильная чаша 2 – педаль 3 – резиновая прокладка 4 – пружина 5 – корпус поилки 6 – корпус клапана 7 – шток клапана Рисунок. 89 – Автопоилка ПА-1А 137 Устройство (рис. 89): автопоилка состоит из поильной чаши 1 емкостью 1,9 дм корпуса 5 и клапанного механизма пружинного типа. В нерабочем положении под действием пружины 4 клапан 6 закрывает входное отверстие в седле. В этом случае педаль 2 приподнята над дном чаши. Принцип работы когда животное, пытаясь достать воду, нажимает на педаль 2, пружина 4 сжимается, клапан со штоком 7 отходит от седла-прокладки 3 и вода через образовавшуюся щель поступает в поильную чашу 1. Одна автопоилка ПА-1А рассчитана на обслуживание двух животных, поэтому ее устанавливают на разделительной стойке, проходящей между двумя стойлами. Детали поилки выполнены из чугуна. Автопоилка АП-1А с деталями из полимерных материалов – пластмасс предназначена для поения крупного рогатого скота при привязном содержании животных и рассчитана на обслуживание также двух животных. Устройство поилка АП-1А имеет единственное конструктивное отличие от ПА заключающееся в том, что пружина заменена на резиновый амортизатор. Принцип работы поилки АП-1А аналогичен ПА. Бесчашечная сосковая поилка ПБС-1 предназначена для индивидуального поения взрослых свиней на откормочных и репродуктивных фермах. Ее устанавливают стационарно в свинарниках со станочными бесстаночным размещением животных при групповом и индивидуальном содержании, а в летнее время – на выгульных площадках. Устройство (рис. 90): ПБС-1 состоит из корпуса 2, установленного под углом 37º к вертикальной плоскости, соска 1, клапана 6, уплотняющих резиновых манжет, амортизатора 5 и упора 7. Принцип работы при нажатии зубами на сосок 1 между ними клапаном образуется щель и вода поступает в рот животного. При отпускании соска за счет давления воды и амортизатора, действующего на клапан, поступление воды из поилки прекращается. При групповом содержании одна поилка обслуживает 20…30 свиней. 1 – сосок 2 – корпус 3, 4 – прокладки 5 – амортизатор 6 – клапан 7 – упор Рисунок 90 – Автопоилка ПБС-1 138 Ниппельные поилкип ред назначены для поения птиц любых возрастных групп. Устройство (рис. 91): в прозрачном корпусе 4 находится запорное устройство в виде верхнего клапана 2 с толкателем 5. Их подвешивают с интервалом 300…400 мм к водопроводным трубам, расположенным вдоль клеточных батарей. а б а – ниппельная поилка 1 – труба 2 – верхний клапан 3 – седла клапанов 4 – корпус поилки 5 – нижний клапан б – ниппельная поилка с каплеулавливающей чашкой 1 – труба 2 – ниппель с корпусом из нержавеющей стали 3 – каплеулавливающая чашка Рисунок 91 – Ниппельные поилки Принцип работы (риса из водопроводной сети вода поступает в бачки поплавковых регулировочных камер, расположенных по одному в каждом ярусе. Поплавковое устройство регулируют так, чтобы в водопроводной трубе поилок создавалось давление около 0,05 МПа. При такой регулировке давление воды на конце нижнего клапана ниппеля через каждые с появляется капля воды и удерживается за счет капиллярного сцепления. Как только птица проклевывает и выпивает каплю, появляется следующая и т.д. Ниппельная поилка с каплеулавливающей чашей (рис. 91, б) фирмы «Биг Дачмен» (Германия, закрепленная на кронштейне, сохраняет сухой подстилку и не мешает птице вовремя питья. Групповая стационарная автопоилка АГК-4Ас электроподогре- вателем предназначена для поения крупного рогатого скота (до 100 голов) при беспривязном содержании на выгульных площадках в течение всего года. Поилка одновременно обслуживает четырех животных. 139 1 – корпус 2 – чаша 3 – боковая стенка 4 – откидная крышка 5 – рычаг клапанно-поплавкового механизма 6 – поперечина 7 – терморегулятор 8 – шкаф управления 9 – нагреватель 10 – отражатель 11 – труба 12 – хомут Рисунок 92 – Групповая автопоилка АГК-4А с электроподогревателем Устройство (рис. 92): в прямоугольном корпусе 1 с теплоизоляцией помещена поильная чаша 2, вместимостью 60 дм, к которой подведен водонапорный трубопровод 11. На его верхнем конце смонтирован клапанно-поплавковый механизм 5. В камере подогрева с отражателем 10 помещен электронагревательный элемент 9 мощностью кВт при напряжении В для подогрева воздуха. Подогретым воздухом подогревается дно чаши и соответственно вода. Для поддерживания температуры воды на необходимом уровне имеется терморегулятор 7. Принцип работы вода из водопроводной сети по трубопроводу поступает в чашу, где подогревается до заданной температуры. Постоянный уровень воды в чаше поддерживается автоматически клапан- но-поплавковым механизмом. При нажатии животным на одну из четырех крышек поильной чаши открывается поильное место и животное получает доступ к воде. Автопоилка для овец ГАО-4 предназначена для обеспечения бесперебойного круглосуточного поения овец в овчарнях в стойловый период содержания и вовремя ягнения. 1 – стойка 2 – чаша 3 – поплавок 4 – крышка 5 – подводящая труба Рисунок 93 – Автопоилка ГАО-4 140 Устройство (рис. 93): на раме, опирающейся на четыре ножки 1, закреплена поильная чаша 2 диаметром 500 мм и глубиной 150 мм с регулируемой высотой зеркала воды в пределах 280…390 мм, обеспечиваемой водорегулирующим устройством поплавкового типа 3 с клапаном. Имеется крышка, закрепленная настойке. К ее верхней части присоединена подводящая труба 5. Принцип работы аналогичен групповой поилке АГК-4А. Водораздатчики. Универсальный водораздатчик ВУ-3 предназначен для поения крупного рогатого скота в летних лагерях и на пастбищах, удаленных от источников воды. Устройство универсальный водораздатчик, представляет собой цилиндрическую цистерну, установленную на Т-образную раму с ходовыми колесами с размером шин х. Водораздатчик оборудован тормозной системой от автомобиля ГАЗ и агрегатируется с тракторами ВТЗ или МТЗ классов 1,4 и 0,9. В зависимости от комплектации водораз- датчик можно применять для доставки воды, а при наличии оборудования индивидуальных поилок АП-1 для поения коров в лагерях, корыт – для поения овец. Емкость также можно устанавливать на салазки и заменять групповые автопоилки АГК и АГС. Контрольные вопросы 1. Назначение автопоилки ПА-1А. Как она устроена и работает 2. Как устроена и работает автопоилка АП-1А? Ее назначение. 3. В каких случаях применяют поилку ПБС-1? Как она устроена 4. Принцип действия поилки ПБС-1. 5. Где применяют ниппельные поилки Принцип их действия. 6. Назначение и устройство поилки АГК-4А. 7. Назначение и устройство поилки ГАО-4. РАБОТА № 17: РАСЧЕТ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ КАРТ В ЖИВОТНОВОДСТВЕ Содержание работы 1. Назначение и содержание технологических карт. 2. Расчет технологической карты. 3. Расчет показателей экономической эффективности от внедрения механизации производственных процессов в животноводстве. Для обоснования комплексной механизации фермы (комплекса) в целом, технологического объекта или процесса после обоснованного выбора отдельных машин, подтвержденного технологическими расчетами, необходим расчет технологической карты. Технологическая карта – это план производства продукции, в котором отражен весь комплекс мероприятий, основанных на достижениях науки, техники и передового опыта с учетом конкретных условий производства. Это основной документ для определения потребности в целом хозяйства в машинах, а также для определения технико-экономических показателей выбранной системы. Основное назначение технологических карт состоит в том, чтобы выбрать наиболее целесообразную, экономически выгодную технологию и систему машин для получения продукции с наименьшими эксплуатационными затратами. Технологические карты различают последующим основным признакам по наименованию объекта (коровник, телятник, свинарник- маточник, свинарник-откормочник, родильное помещение, птичник, кормоцех, ферма, отдельная группа животных по размеру фермы или объему производства (100 голов, 400 голов и т.д.); по периоду содержания животных (стойловый, пастбищный, круглогодовой по наименованию поточных технологических линий (поточная линия доения коров и первичной обработки молока, поточная линия приготовления и раздачи кормов и др по сроку освоения (оперативные-существующие, перспективные оперативные – разрабатываются на ближайший период перспективные – с учетом развития техники и технологии. Расчету технологической карты предшествует задание, которое включает следующие данные по хозяйству, ферме (комплексу – производственное направление, специализация – размеры фермы (комплекса по количеству голов и половозрелых групп животных, структура стада – уровень продуктивности животных (надой и прирост живой массы, яйценоскость, настриг шерсти, приплод – длительность стойлового и пастбищного периодов для данной зоны – способы содержания животных по периодам года – уровень и тип кормления – виды кормов и состав рациона в стойловый и пастбищный периоды – способы подготовки кормов к скармливанию – кратность кормления и порядок раздачи кормов – порядок доставки кормов на ферму и способ хранения – способ удаления, накопления и хранения навоза и помета. Расход подстилки и способ ее внесения 142 – способ доения коров и типы доильных установок, кратность доения – первичная обработка молока, учет и техническое обслуживание аппаратуры способ реализации продукции. Расстояние и порядок перевозок – водоснабжение и способ поения животных и птиц – уход за животными, способ очистки стойл и станков – распорядок на ферме в зимний и летние периоды. Форма технологической карты производства продукции животноводства приведена в Приложении 23. Расчет технологической карты ведут в следующей последовательности. Графа 1 – порядковые номера операций, обозначают арабскими цифрами 1, 2, 3 и т.д. Графа 2 – перечисляют в технологической последовательности все производственные операции, необходимые для получения продукции на объекте, ферме (комплексе. Графа 3 – число дней в году Д, в течении которых выполняются операции (с учетом летнего и зимнего периодов. Графа 4 – объем работ в сутки с каждой операции с учетом суточным норм кормления, поения животных, расхода подстилки, выхода навоза количества продукции времени на выполнение операции с учетом принятого на ферме распорядка дня. Информация для определения суточного объема работ при механизированном приготовлении кормов см. в Приложениях 15…21, а механизированном водоснабжении – в Приложении 22. Графа 5 – годовой объем работ г в зависимости от поголовья животных или птиц. Его числовое значение получают перемножением значений граф 3 и 4, то есть гс Д (17.1) Графа 6 – наименование (тип) и марка машины (оборудования, с помощью которой выполняется операция. Графа 7 – тип привода и мощность электродвигателя стационарных машин и оборудования. Для мобильных машин указывают марку трактора и мощность его двигателя. Графа 8 – технологическая производительность машин м за час сменного времени. Паспортную производительность машины, которую берут из технической характеристики машины, необходимо умножить на 143 коэффициент использования рабочего времени , который принимают равным 0,75…0,85, то есть м Q · , (17.2) где Q – паспортная производительность машины, т/ч (кг/ч, л/ч, кг/с, и т.д.). Для мобильных кормораздатчиков производительность определяют как отношение грузоподъемности кузова ко времени одного цикла Т ц Графа 9 – потребное количество машин м определяют путем деления суточного объема работ (графа 4) на производительность машины графа 8) с учетом продолжительности смены, то есть м = см мс) где см – продолжительность смены, см ч. Графа 10 – продолжительность работы машины в сутки м, определяют путем деления суточного объема работы (графа 4) на суммарную производительность машин м, то есть мм мс) Графа 11 – число часов работы машины в году Т м , по каждой операции определяют перемножением числа часов работы машины в сутки графа 10) на число дней (графа 4), то есть Т м = м · Д) Графа 12 – число обслуживающего персонала на одну машину Л, определяют в соответствии с нормативами по нормированию и оплате труда в животноводстве, технической характеристикой машины и условиями организации производственных процессов (как обслуживается машина индивидуально или в поточной линии. Графа 13 – затраты труда в сутки t c (чел.-ч) на выполнение операции, процесса, определяют произведением времени работы машины t м (графа 10) на число обслуживающего персонала Л (графа 12). В отдельных случаях (при выполнении некоторых операций) необходимо учесть и доб = (м · Л) + доб) где доб – добавочное время на подготовительные и заключительные операции. Графа 14 – затраты труда в год Т г , определяют как произведение значений графы 13 на графу 3, то есть Т г = t c · Д) Графа 15 – прейскурантная цена машины П, тыс. руб. Графа 16 – балансовая стоимость машины Б, тыс. руб, определяют как произведение Б = П · К , (17.8) где К коэффицент, учитывающий наценку на монтаж и доставку машины, К = 1,2…1,4 Графа 17 – годовые отчисления на реновацию (восстановление) а %. Для животноводческих машин срок службы в среднем принимают равным лет, следовательно, а = 100 / 7 = 14,2% (17.9) Графа 18 – норма ежегодных затратна текущий ремонт р, техническое обслуживание машин (%). Для животноводческих машин р = 14…18 %). Графа 19 – затраты на амортизацию, текущий ремонт, техническое обслуживание А, тыс. руб для каждой машины А = Бар) Графа 20 – расход электроэнергии в год э (кВт, определяют как произведение суммарной мощности электродвигателей N дв машин определенной операции на продолжительность работы в течение года Т м (гра- фа 11), то есть э = ∑N дв · Т м , (17.11) где знак суммы показывает, что необходимо брать суммарное значение мощности машин, если их установлено несколько для выполнения данной операции. 145 Годовой расход топливосмазочных материалов т для выполнения операций с тракторами (кормораздатчик с трактором МТЗ-82 или ЛТЗ- 60АБ) записывают также в графу 20 (кг т = (1,05…1,07) · т ·Т м , (17.12) где т часовой номинальный расход топлива трактором, кг/ч (Приложения 6, 9) Графа 21 – стоимость электроэнергии С э определяют произведением расхода электроэнергии э (кВт) (графа 20) на стоимость одного кВт·ч электроэнергии С 1кВт , тыс. руб С э = э ∙ С 1кВт (17.13) В эту же графу записывают и стоимость топлива тракторных работ в тыс.руб. Стоимость топлива Ст определяют произведением расхода топлива W т (кг) на комплексную цену кг ТСМ Ц т ; тыс. руб Ст = т ∙ Ц т , (17.14) где Ц т – комплексная цена одного кг топливосмазочного материала, руб/кг. Графа 22 – зарплата персоналу, по каждой выполненной операции, которую определяют исходя из затрат рабочего времени на операцию в год Т г , квалификации работников, тарифного разряда и часовой ставки З ч с учетом дополнительной оплаты за продукцию и начисления на зарплату. Тогда в графе 22 зарплата персоналу по операциям (тыс. руб З п = Т г · Л · З ч , (17.15) где Т г – затраты рабочего времени в год, чел.-ч (см. графу 14); З ч – часовая ставка рабочих, руб/ч; Л – число людей, занятых на данной операции. Графа 23 – прочие прямые затраты Пр тыс.руб, в которые включают расходы на мелкий инвентарь, спецодежду, топливо для котлов, химикаты и др, срок службы которых не превышает 1 год. 146 Для учебных целей значение Пр можно принять в пределах 5…8% от суммарных расходов на реновацию, электроэнергию (топливо) и зарплату Пр = 100 ) )( 8 п э З С А (17.16) Графа 24 – годовые эксплуатационные затраты Э г по каждому процессу или операции, определяют как сумму граф 19, 21, 22, 23, тыс.руб: Э г = А + С э + З п + Пр) Показатели экономической эффективности от внедрения механизации в технологические процессы в животноводстве определяют в следующей последовательности определяют удельные затраты труда на единицу получаемой продукции Т уд , чел.-ч/ц (чел.-ч/гол): Т уд = ∑Т г / М или Т уд = ∑ Т г / m , (17.18) где М – годовое количество получаемой продукции, ц m – количество голов животных. удельные затраты средств на единицу получаемой продукции или одну голову животного, то есть прямые эксплуатационные издержки, тыс. руб/ц или тыс. руб/гол: Э уд = ∑Э г / Мили iЭiiудii = ∑ Э г / m , (17.19) где ∑Э г – сумма годовых эксплуатационных затрат, тыс. руб. приведенные удельные затраты на единицу получаемой продукции Э пр , тыс.руб: Э пр = (Б · Е н + ∑Э г ) / М (17.20) где Е н – коэффициент эффективности капитальных вложений, который для сельскохозяйственной техники принимается равным Е н = 0,12…0,15; ∑Б –сумма балансовой стоимости машин. устанавливают величину годовой экономии, полученной за счет совершенствования средств механизации, из формулы Э г = Э з.п + Э у.п + Э кач , (17.21) 147 где Э з.п – экономия заработной платы, тыс. руб Э у.п. – экономия от увеличения выхода товарной продукции, тыс. руб Э кач – экономия за счет повышения качества товарной продукции, тыс.руб. определяют срок окупаемости капитальных вложений О = К п / Э г , (17.22) где К п – сметная стоимость дополнительных капиталовложений, тыс.руб; РАБОТА № 18: ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ И АППАРАТЫ Содержание работы 1. Генератор трехфазного тока. 2. Асинхронный короткозамкнутый электродвигатель. 3. Трансформаторы однофазные и трехфазные. 4. Трансформаторные подстанции 6…10/0,38 кВ. Генератор трехфазного тока предназначен для преобразования первичных видов энергии в электрическую. По источнику первичной энергии различают электростанции тепловые (ТЭС); гидроэлектрические (ГЭС); атомные (АЭС). В качестве первичных двигателей используют паровые и газовые турбины двигатели внутреннего сгорания гидротурбины на гидроэлектростанциях. На атомных электростанциях используют ядерное топливо, которое вследствие цепной реакции ядерного распада выделяет теплоту, расходуемую на нагрев и превращение воды в пар, подаваемый к паровой турбине. В остальном, атомные электростанции подобны тепловым. Устройство генератора (рис. 94): его главными составляющими частями являются статор – неподвижная часть, и ротор – подвижная часть. На сердечнике статора 1 расположены три обмотки (фазы статора 2). Они сдвинуты по отношению одна к другой на о. Начало и концы фаз статорной обмотки выведены наружу к зажимам на корпусе машины 5. На роторе 3 располагается обмотка возбуждения 4, питаемая постоянным током от аккумуляторов или небольшого по мощности дополнительного генератора (на рис. не показаны. 148 А, В, С – начало фаз статорной обмотки X, Y, Z – соответствующие концы фаз статорной обмотки 1 – сердечник статора 2 – статорная обмотка 3 – ротор 4 – обмотка возбуждения 5 – доска зажимов генератора Рисунок 94 – Принципиальная схема генератора трехфазного тока Принцип работы постоянный ток, обтекая катушку возбуждения при замыкании ее цепи, создает постоянное магнитное поле ротора. При вращении ротора его магнитное поле пересекает проводники обмоток статора и по закону электромагнитной индукции наводит (индуктирует) в них равные по значению и частоте ЭДС. Но эти ЭДС сдвинуты одна относительно другой на о (рис. 95). Рисунок 95 – Совместная диаграмма ЭДС е А , е В , е С , , генерируемых в трех фазах обмоток генератора Фазы статорной обмотки генератора соединяют двумя разными схемами под названием – звезда и треугольник. На рис. 96 приведена схема соединения фаз генератора звездой. 149 U АВ , АС, U ВС – линейные напряжения ФА, U ФВ , U ФС – фазные напряжения Рисунок 96 – Схема соединения обмоток генератора звездой Напряжение между любой из фаз и нейтральным проводом (NN) называют фазными обозначают Ф Напряжение между двумя фазными проводами называют линейными обозначают символом Л. Таким образом, в трехфазной четырехпроводной системе различают два напряжения Ф фазное и Л – линейное. Математическая связь между ними выражается формулой Л = Ф) В сельском хозяйстве получило распространение трехфазная четы- рехпроводная система В, то есть система с линейным напряжением Л = В и фазным Ф = В. Три фазы с напряжением между ними В используют для питания электрических двигателей и трехфазных нагревательных установок. Напряжение Ф = В используют для питания источников освещения и бытовых электроприборов. Соединения обмоток генератора по схеме треугольник применяют главным образом на передвижных электростанциях небольшой мощности с ограниченной по протяженности сетью (например, для питания элек- тростригальных агрегатов на выгульных пастбищах. Трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель предназначен для преобразования электрической энергии, получаемой из трехфазной сети, в механическую и приведения в действие рабочей машины. 150 1– вал ротора 2, 4 – крышки подшипника 3 – подшипник 5 – корпус 6,7,12 – обмотка, сердечники выводы статора 8, 13 – сердечник ротора и его обмотка 9 – вентилятор 10 – кожух 11 – коробка выводов 14 – лопатка 15 – кольцо Рисунок 97 – Устройство трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя Устройство (рис. 97): асинхронный двигатель состоит из двухосновных частей статора (неподвижной части) и ротора (подвижной части. Статор состоит из корпуса 5, во внутреннюю полость которого запрессован сердечник с продольными пазами 7. Сердечник набран из отдельных друг от друга штампованных пластин (риса) электротехнической стали толщиной 0,35…0,50 мм. В пазы сердечника статора уложены три совершенно одинаковые обмотки (фазы) 6, оси которых находятся в пространстве под углом 120 о Ротор короткозамкнутого электродвигателя состоит из вала 1, наборного сердечника 8 из отдельных штампованных пластин электротехнической стали с внешними пазами (рис. 98, б) 8 и обмотки 13. Обмотка ротора состоит из алюминиевых стержней круглого или прямоугольного сечения, замкнутых по концам двумя кольцами 15 с лопатками 14. Так что внешне короткозамкнутая обмотка ротора напоминает беличье колесо. Ротор помещается внутри статора с некоторым, очень небольшим зазором (1,5…3 мм. Вал ротора вращается в подшипниках, укрепленных в боковых подшипниковых щитах 2,4. Принцип работы при включении обмотки статора в трехфазную сеть в нем создается вращающееся магнитное поле. Магнитные силовые линии вращающегося поля статора пересекают стержни обмотки ротора и индуктируют в них электродвижущую силу. Под действием этой наведенной ЭДС в замкнутых накоротко стержнях ротора протекают токи. 151 Поэтому вокруг стержней обмотки ротора возникает собственное магнитное поле, которое, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статора, создает усилие, которое приводит ротор во вращение в том же направлении что и магнитное поле статора. Скорость вращения n магнитного поля статора зависит от частоты колебаний переменного тока f и от числа пар плюсов одной обмотки статора, мин -1 (18.2) где f – стандартная частота переменного тока, 50 Гц. При принятой в российских энергосистемах стандартной частоте переменного тока 50 Гц числитель выражения (18.2) всегда равен 3000 мин -1 . Следовательно, скорость вращения магнитного поля статора зависит только от числа пар полюсов n = f(p). а- внешний вид пластины сердечника статора б- внешний вид пластины сердечника ротора Рисунок 98 – Вид пластин сердечников электродвигателя Ротор асинхронного электродвигателя вращается несколько медленнее магнитного поля статора, так как только в этом случае магнитные силовые линии вращающегося поля статора пересекают обмотку ротора, что в конечном итоге, приводит ротор во вращение. Величина S , характеризующая относительное отставание ротора отвращающегося магнитного поля статора, называется скольжением Она обычно выражается в процентах и может быть определена из формулы S = 0,01(n - n 1 )/n , (18.3) где n – скорость вращения магнитного поля статора, мин -1 ; n 1 – скорость вращения ротора, мин -1 152 Для обычных асинхронных электродвигателей при номинальной загрузке скольжение составляет 3…8 %. а б а – звезда б – треугольник Рисунок 99 – Схемы включения электродвигателя в сеть Включение трехфазного асинхронного электродвигателя в сеть обмотки электродвигателя соединяют по двум схемам звезда и треугольник в зависимости от напряжения в электрической сети. Начало и конец каждой фазы обмотки статора выведены к зажимам на клеммном щитке непосредственно на корпусе двигателя и имеют обозначение С, С, С – начало обмоток, С, С, С – концы соответствующих обмоток. Правила выбора схемы включения двигателя в сеть следующие если напряжение сети соответствует большему напряжению, указанному в паспорте двигателя, то обмотки следует соединять в звезду (риса если напряжение сети совпадает с меньшим напряжением, указанном в паспорте двигателя, то обмотки следует соединять по схеме треугольник (рис. 99, б если напряжение сети не совпадает ни с одним из паспортных напряжений двигателя, то его включить в эту сеть нельзя. Асинхронные двигатели – самые распространенные в производстве ив быту. Однако некоторые электрические двигатели промышленного исполнения нельзя использовать в сельскохозяйственном производстве, особенно в животноводстве, из-за большой влажности, перепада температур, существенных колебаний напряжений в сети, большой концентрации в воздушной среде аммиака, углекислого газа, сероводорода и ряда других причин. Поэтому в сельскохозяйственном производстве в основном используют в настоящее время асинхронные двигатели единой серии А специализированного и узкоспециализированного исполнения, которые отличаются буквами в конце обозначения. Например, А 160S2CX означает двигатель четвертой единой серии, закрытого обдуваемого исполнения с высотой оси вращения 160 мм, S – установочный размер по длине станины число полюсов СХ – сельскохозяйственного назначения. Трансформаторы напряжения. Передача электроэнергии от электрической станции к потребителям на большие расстояния с целью уменьшения потерь мощности производится при высоком напряжении, которое вместе потребления понижают до напряжения токоприемников. Поэтому есть необходимость в применении специальных аппаратов, выполняющих эту задачу под названием трансформаторов. Трансформатор – это статический электромагнитный аппарат, который предназначен для преобразования (повышения или понижения) напряжения в сетях переменного тока. По числу фаз переменного тока трансформаторы бывают однофазные и трехфазные. Устой ст во (риса в простейшем виде олнофазный трансформатор представляет собой устройство, в котором на сердечнике 2, собранном из пластин электротехнической стали, намотаны две обмотки. Одна из них – первичная обмотка 1 подключена к источнику однофазного переменного тока, к другой – вторичной 3 – присоединен потребитель- нагрузка 4. Принцип действия ток, протекающий в первичной обмотке, создает в сердечнике переменный магнитный поток Ф, индуктирую- щий во вторичной обмотке электродвижущую силу Е (U 2 ). Для любого трансформатора отношения напряжений первичной и вторичной обмоток при холостом ходе приблизительно равно отношению чисел их витков К, (18.4) где К – коэффициент трансформации w 1 и w 2 – соответственно число витков первичной и вторичной обмоток Трансформатор, у которого К 1, называется понижающим, при К 1 – повышающим. Один и тот же трансформатор можно использовать в качестве понижающего и повышающего. Значение коэффициента трансформации, указанного в паспорте трансформатора, определено как отношение высшего напряжения к низшему. 154 а б а – однофазный трансформатор 1 – первичная обмотка 2 – сердечник 3 – вторичная обмотка 4 – нагрузка б – трехфазный силовой трансформатор 1 – сердечник 2 – первичная обмотка 3 – вторичная обмотка 4 – пробка для спуска масла 5 – бак 6 – переключатель напряжения 7 – вывод переключателя 8 – термометр выводы высшего напряжения 10 – вводы низшего напряжения 11 – пробка для заливки масла 12 – маслоуказатель; 13 – расширитель 14 – радиатор Рисунок 100 – Трансформаторы напряжения Мощности в первичной и вторичной обмотках прмерно равны между собой и тогда для однофазного трансформатора выполняется следующее равентсво: Р = U 1 · I 1 ≈ U 2 · I 2 (18.5) Таким образом, коэффициент трансформации из формул 18.4 и 18.5 будет равен 1 2 2 К) Следовательно, токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны напряжениями значит, числам витков. С учетом этой инфома- ции обмотку высшего напряжения всегда делают из большего числа витков провода с меньшей площадью сечения. Тогда как обмотку низшего напряжения выполняют из провода большей площадью сечения, но меньшим числом витков. Для трансформирования трехфазного тока используют трехфазный трансформатор. Устройство (рис. 100, б сердечник трехфазного трансформатора состоит из трех стержней, которые по концам замкнуты стальными ярмами (на рис. показаны, ноне обозначены. На каждом стержне находится по две обмотки одной из трех фаз – первичная и вторичная. Такие трансформаторы называют двухобмоточными. Сердечники ярма набирают также из отдельных листов специальной электротехнической стали, хорошо проводящей магнитные потоки. Листы стали изолируют друг от друга. Это уменьшает вихревые токи в сердечнике, снижает тепловые потери в нем, вследствие чего увеличивается коэффициент полезного действия трансформатора. Магнитопроводную систему с обмотками двухобмоточного трансформатора помещают в бак 5, заполненный трансформаторным маслом, с целью улучшения охлаждения обмоток. Для этой же цели предусмотрен радиатор 14. Для контроля температуры масла служит термометр 8. Уровень резервного масла в расширительном бачке 13 контролируют с помощью маслоуказателя 12. Принципы действия трехфазного и однофазного трансформаторов анологичны друг другу. Трансформаторные подстанции 6…10/0,38 кВ, которые часто называют потребительскими предназначены для питания трехфазных четырехпроводных с заземленной нейтралью распределительных линий напряжением 0,38 кВ. Наибольшее распространение для сельскохозяйственных потребителей получили комплектные трансформаторные подстанции (КТП) тупикового типа. а б а – электрическая схема соединения распределительного устройства б – общий вид КТП 1 – разрядник 2 – предохранитель 3 – трансформатор 4 – площадка для обслуживания 5 – шкаф РУ напряжением 0,38 кВ 6 – выводы линии напряжением 0,38 кВ 7 – лестница Рисунок 101 – Мачтовая трансформаторная подстанция напряжением 6…10 / 0,38 кВ 156 На рис. 101 представлены электрическая схема соединения распределительного устройства (РУ) напряжением кВ (риса схема устройства КТП (рис. 101, б. Устройство (рис. 101, б все оборудование КТП размещено на П-образной опоре. Трансформатор 3 установлен на огражденной площадке 4 на высоте 3…3.5 м. Напряжение трансформатору подается через линейный распределительный пункт и предохранители 2. РУ напряжением 0,38 кВ представляет собой металлический шкаф 5 брызгозащищенного исполнения с установленной внутри аппаратурой. Ввод в шкаф трансформатора и выводы 6 к линиям напряжением 380/220 В выполнены в трубах. Для подъема на площадку служит складная металлическая лестница 7, которую также, как дверцы шкафа и привод разъединителя, запирают на замок. Для защиты ТП от перенапряжения установлены вентильные разрядники 1. Контрольные вопросы 1. Назначение и устройство трехфазного генератора. 2. Объяснить принцип работы трехфазного генератора. 3. Назовите схемы соединения статорных обмоток генератора. 4. Назвать виды напряжений в трехфазной четырехпроводной системе. Какая между ними зависимость 5. Как устроен трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель. Объяснить принцип действия трехфазного короткозамкнутого электродвигателя. Что такое скольжение и как его определяют 8. Назвать схемы включения асинхронного короткозамкнутого электродвигателя в сеть. 9. Назвать правила выбора схемы включения асинхронного короткозамкнутого электродвигателя в сеть. 10. Назначение и устройство однофазного трансформатора. 11. Что такое коэффициент трансформации С помощью каких формул находят его величину 12. Назначение и устройство трехфазного трансформатора. 13. Назначение и устройство комплектной трансформаторной подстанции КТП 6…10/0,38 кВ. |