- •Навчально-методичний посібник
- •Загальні вказівки
- •1. Властивості електричної енергії та її застосування в сільському господарстві
- •2. Сучасний стан і перспективи розвитку електроенергетики України
- •1. Загальна електротехніка
- •Електричні кола постійного струму
- •1. Основні поняття. Закон Кулона.
- •2. Напруженість електричного поля. Електрична напруга.
- •3. Електричне коло і його головні елементи.
- •4. Закони Ома. Робота та потужність електричного струму.
- •5. Закони Кірхгофа.
- •6. З'єднання приймачів електричної енергії.
- •1.2. Електромагнетизм
- •1. Магнітне поле і його характеристика
- •2.Феромагнетики
- •3. Провідник із струмом в магнітному полі
- •4. Електрон в магнітному полі
- •5. Електромагнітна індукція.
- •6. Самоіндукція та взаємоіндукція.
- •7. Вихрові струми.
- •1.3. Електричні кола однофазного змінного струму
- •1. Основні поняття і параметри синусоїдного струму.
- •2. Графічне зображення синусоїдальних величин.
- •Коло змінного струму з активним, індуктивним і ємнісним опорами.
- •4. Коло змінного струму з послідовним з’єднанням активного, індуктивного й ємнісного опорів
- •5. Коло змінного струму з паралельним з’єднанням активного, індуктивного й ємнісного опорів.
- •6. Коефіцієнт потужності та способи його підвищення.
- •Трифазні кола.
- •1. Трифазна система змінного струму.
- •З’єднання зіркою.
- •3. З'єднання трикутником
- •4. Потужність трифазної системи
- •1.5. Електричні вимірювання і прилади
- •Класифікація електровимірювальних приладів
- •2. Системи електровимірювальних приладів.
- •3. Вимірювання струмів, напруг, потужностей та енергії.
- •4. Вимірювання опору.
- •5. Похибки вимірювання та приладів.
- •1.6. Трансформатори
- •1. Призначення та принцип роботи.
- •Режими роботи трансформатора.
- •3. Конструкція трансформатора.
- •4. Трифазні трансформатори
- •5. Багатообмоткові трансформатори.
- •6. Вимірювальні трансформатори.
- •7. Автотрансформатори
- •8 . Зображення трансформаторів на електричних схемах.
- •1.7 Електричні машини
- •1. Будова та принцип роботи машин постійного струму.
- •2. Генератори постійного струму.
- •3. Двигуни постійного струму.
- •4. Регулювання швидкості обертання якоря.
- •5. Будова та принцип роботи асинхронних машин.
- •6. Регулювання швидкості обертання ротора.
- •7. Пуск асинхронного двигуна.
- •2. Основи електроніки і автоматики.
- •2.1. Напівпровідникові прилади.
- •1. Основні положення про напівпровідникову техніку.
- •2. Напівпровідникові діоди.
- •Тиристори.
- •4. Транзистори
- •5. Характеристики та параметри транзисторів.
- •6. Польові транзистори.
- •2.2. Фотоелектричні прилади
- •1. Оптичні і фотоелектричні явища в напівпровідниках.
- •Фотогальванічний ефект використовується в вентильних фотоелементах, фотодіодах та фототранзисторах.
- •2. Фоторезистори.
- •3.Фотодіоди.
- •4.Фототранзистори.
- •2.3. Випрямлячі змінного струму.
- •1. Загальні відомості про засоби електроживлення.
- •2. Випрямлячі.
- •3. Керовані випрямлячі.
- •4. Стабілізатори.
- •5. Інвертори.
- •2.4. Датчики систем автоматики
- •1. Загальні відомості про датчики систем автоматики.
- •2. Датчики рівня.
- •3. Датчики частоти обертання валів.
- •4. Датчики температури і терморегулятори.
- •5. Датчики вологості.
- •6. Датчики освітленості.
- •3. Застосування електричної енергії в сільськогосподарському виробництві.
- •3.1. Електропривод і апарати автоматичного управління й захисту електродвигунів.
- •Електропривод і його основні частини.
- •Класифікація сучасних електроприводів.
- •3. Класифікація режимів роботи електродвигунів.
- •4. Призначення і класифікація апаратури керування і захисту.
- •5. Характеристика і вибір апаратів керування електроустановками.
- •6. Характеристика і вибір апаратів захисту електроустановок.
- •7. Пристрої температурного захисту
- •8. Розподільні пункти за комплектні пристрої керування електроприводами.
- •3.2. Автоматичне керування електроприводами.
- •Класифікація електричних схем керування.
- •2. Типові схеми керування електродвигунами.
- •3.1. Керування по схемі „поштовх”.
- •3.2. Схема теплового захисту.
- •3.3. Схема блокування кнопки.
- •3.4. Схема блокування одночасному включенню.
- •3.5. Схема послідовного включення.
- •3.7. Схема сигналізації „напруга подана”.
- •3.8. Схема сигналізації включення електродвигуна.
- •3.9. Схема сигналізації включення електромагнітного пускача.
- •3.2. Електронагрівальні установки.
- •1. Загальні принципи перетворення електричної енергії на теплову.
- •2. Нагрівальні елементи.
- •3. Електричні водонагрівники.
- •4. Електродні водогрійні та парові котли.
- •5. Електричне обігрівання у парниках і теплицях.
- •Питання для самоконтролю:
- •3.3. Установки для електричного освітлення і опромінення
- •Фізичні основи оптичного випромінювання.
- •2. Одиниці вимірювання вимірювання.
- •3. Види і системи освітлення.
- •4. Вибір джерел світла та вибір світильників.
- •5.Розміщення світильників
- •6. Будова і робота ламп розжарювання, їх енергетичні і експлуатаційні характеристики.
- •7. Галогенні лампи розжарювання.
- •8. Інфрачервоні лампи.
- •9. Будова і принцип дії люмінесцентних ламп, їх основні характеристики.
- •10. Світильники, що використовуються в освітлювальних установках сільськогосподарського призначення.
- •11. Установки для опромінення рослин в умовах захищеного ґрунту.
- •1 2. Послідовність розрахунку освітлення.
- •13. Схеми автоматичного керування опромінювальними установками.
- •3.4. Заходи щодо безпеки праці при експлуатації електроустановок.
- •1. Дія електричного струму на людину.
- •2. Дія електричного струму на сільськогосподарських тварин.
- •3. Причини електротравм у сільському господарстві.
- •4. Перша допомога потерпілому від ураження електричним струмом.
- •5. Заходи першої допомоги при ураженні електричним струмом.
- •6. Електробезпека у рослинництві.
- •7. Блискавкозахист.
- •8. Вимоги пожежної безпеки при експлуатації електроустановок.
- •4. Основи енергозбереження в агропромисловому комплексі.
- •1. Терміни і визначення в енергозберігаючих технологіях.
- •2. Державна політика України в галузі енергозбереження
- •Принцип концентрації позабюджетних фінансових засобів для реалізації на практиці політики енергозбереження.
- •3. Основи енергозбереження в апк.
- •Література
7. Блискавкозахист.
Розряди атмосферної електрики при грозах можуть відбуватися усередині грозових хмар, між хмарами і між хмарою і землею. У всіх випадках розряд виникає між різно зарядженими осередками атмосферної електрики у вигляді миттєво пробігаючої між ними блискавки. Розрізняють лінійну, стрічкоподібну, плоску, чоткову, ракетоподібну та кульову блискавку.
Лінійна блискавка найбільш поширена. Вона має форму ламаної або зигзагоподібної лінії, що яскраво світиться. Її тривалість близько 60 мс. Це час, необхідний для того, щоб електричний розряд пройшов шлях, що становить декілька кілометрів.
Стрічкоподібна блискавка схожа на крону дерева без листя. Це лінійна блискавка, в якій розряд відбувається не поодинці, а по цілій системі каналів.
Плоска блискавка - це ніби спалах дуже яскравого електричного світла в хмарах.
Чоткова блискавка нагадує собою світлову нитку бус, чоток; на фоні хмар вона виглядає як пунктирна лінія. Такий вид спостерігають дуже рідко.
Також рідко спостерігається і ракетоподібна блискавка, схожа на ракету, випущену в повітря.
Кульова блискавка - це круглий м'ячик, що світиться, діаметром від 3 до 20 см. Вона є згустком плазми, тобто суміші іонів газів повітря і молекул води, що формують так звані кластери. Взаємодіючи між собою, кластери створюють поверхневе натягнення, здатне надати згустку плазми форму кулі. Температура усередині кульової блискавки складає від 800 до 1300 К.
Існує декілька теорій походження блискавок, але головне те, що різниця потенціалів до 1000 кВ в хмарах по відношенню до поверхні землі викликає розряд з силою струму до 200 кА, який супроводиться спалахами, гуркотами грому. Розігрівання атмосферного каналу розряду досягає 30000°С. Середня тривалість розряду, самого небезпечного для людини блискавки "хмара-земля", складає приблизно 60... 100 мкс. На відміну від тропічних країн з вологим кліматом, на Україні буває всього близько 20 гроз в році і середня тривалість їх складає менше 1,5 год. Проте хвиля перенапруги, в результаті блискавки, розповсюджується по проводах на багато кілометрів і здатна миттєво вивести з ладу електроустаткування.
Спочатку блискавкозахист був потрібен для захисту цивільних і промислових будівель від пошкоджень (спалахів) в результаті попадання блискавки під час грози. Надалі виникла також необхідність в захисті від блискавок електричних мереж, в першу чергу силових мереж змінного струму, а також телефонних ліній. Надалі розвиток систем блискавкозахисту визначався розвитком Інтернету, мобільного зв'язку і локальних інформаційних мереж.
Вражаючі чинники блискавки наведені в таблиці. 3.5.1.
В даний час під блискавкозахистом розуміють не тільки захист від прямого удару блискавки (або зовнішній блискавкозахист) але і захист від імпульсної перенапруги і перешкод в електричних мережах з номінальною напругою до 1000 В, устаткуванням зв'язку, передачі даних, управління, контролю і вимірювання, сигналізації (тобто внутрішній блискавкозахист).
Таблиця 3.5.1. Вражаючі чинники блискавки
ПРОЯВ ЗАГРОЗИ |
ВРАЖАЮЧІ ЧИННИКИ |
МОЖЛИВІ НАСЛІДКИ |
Прямий удар блискавки в споруду |
Розряд до 200 кА, до 1000 кВ, 30000 °С |
Враження людини, руйнування частин споруди, пожежи |
Віддалений розряд при ударі блискавки в комунікації (до 5 і більше кілометрів) |
Перенесенний грозовий потенціал по проводах електропостачання та металевими трубопроводами (можливий імпульс перенапруги - сотні кіловольт) |
Враження людини, руйнування ізоляції електропроводки, спалахи, вихід з ладу електрообладнання, збої в роботі комп'ютерних систем |
Близький розряд блискавки (до 500 м до споруди ) |
Наведений грозовий потенціал в струмопровідних частинах споруди та електроустаткування (можливий імпульс перенапруги - десятки кіловольт) |
Враження людини, руйнування ізоляції електропроводки, спалахи, вихід з ладу електрообладнання, збої в роботі комп'ютерних систем |
Комутації та короткі замикання в мережах низької напруги |
Імпульс перенапруги (до 4кВ) |
Вихід з ладу електрообладнання, збої в роботі комп'ютерних систем |
До складу системи блискавкозахисту входять:
- блискавкоприймальна частина - для прийому прямого розряду і відведення струму блискавки до заземлення;
заземлюючий пристрій - для розподілу енергії блискавки в землі і забезпечення безпечних режимів роботи електромереж;
вирівнювач потенціалів - для ліквідації різниці потенціалів між провідними частинами будівлі електроустановки і заземленням;
устаткування захисту від перенапруги - для обмеження імпульсів перенапруги в електроустановках телекомунікаційних і автоматизованих системах.
Розрізняють три категорії блискавкозахисту: (І, II, III ). Залежно від грозової діяльності, класу приміщень за пожежо- або вибухонебезпекою, ймовірної кількості ударів блискавки за рік вибирають одну з трьох категорій блискавкозахисту або не користуються ним взагалі. Блискавкозахист категорії І застосовують для промислових будинків, що мають вибухонебезпечні приміщення класів В-І і В-ІІ (не сільськогосподарські об'єкти). Блискавкозахист категорії II використовують для будинків і споруд, в яких є вибухонебезпечні зони класів В-Іа, В-Іб і В-ІІа. Тут небезпечні суміші з'являються лише при аварії або несправностях у технологічному процесі. Сюди ж відносять відкриті установки класу В-Іг. У сільському господарстві блискавкозахист категорії II влаштовують на зарядноакумуляторних станціях, млинах, комбікормових заводах, складах деяких видів добрив або пестицидів, а також відкритих складах паливно-мастильних матеріалів. Решті виробничих, житлових і громадських будинків та споруд потрібен блискавкозахист категорії III або не потрібен зовсім.
Будинки і споруди від прямих ударів блискавки захищають блискавковідводами. Блискавковідвід - це пристрій, що сприймає блискавку і відводить її струм у землю. Найбільш поширені стержньовий, тросовий і сітковий блискавковідводи.
Одиночний стержньовий блискавковідвід - вертикальний, який встановлюють на будівлі або поблизу неї.
Подвійний стержньовий блискавковідвід складається з двох одиночних, які діють спільно і утворюють загальну зону захисту. Для захисту великих будівель або територій використовують багаторазовий стержньовий блискавковідвід.
Одиночний тросовий блискавковідвід - пристрій, утворений горизонтальним тросом, закріпленим на двох опорах, по кожній з яких прокладається струмовідвід, приєднаний до окремого заземлювача. Подвійний тросовий блискавковідвід складається з двох одиночних однакової висоти, які розміщені паралельно і діють спільно, утворюючи загальну зону захисту. Тросові блискавковідводи застосовують для захисту довгих будівель.
У сіткових блискавковідводів блискавкоприймачем служить металева сітка із стального дроту діаметром 6-8 мм, укладена на неметалеву покрівлю безпосередньо або під шар утеплювача чи гідроізоляції. Площа чарунок сітки залежить від категорії блискавкозахисту: для II - не більше 36 м2. III - не більше 150 м2. Струмовідводи, які з'єднують сітку з заземлювачами, прокладають через кожні 25 м по периметру будинку.