книги из ГПНТБ / Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок учеб. пособие

Э л е к т р о п р и в о д н а с о с н ы х у с т а н о в о к осущест­ вляют асинхронными короткозамкнутыми двигателями.

Системы водоснабжения строятся, как правило, по схеме насос — водонапорный бак или воздушно-водяной котел — напорный трубо­ провод. Водонапорный бак или котел воспринимают разность рас­ ходов насоса и потребителей и выравнивают давление воды у потреби­ телей.

Для выявления режима работы электродвигателя рассмотрим работу насосной установки, гидравлическая схема которой показана на рис. 142.

При включенном насосе вода будет поступать к потребителям и

регулируемый объем велик и ѵтах == = 3 -г- 6 вкл/ч. Электродвигатель выбирают по длительному режиму работы. Мощность его определяется по формуле (19-19).

В системе с котлом регулируемый объем мал и ѵтах = 200 -г- 300 вкл/ч;

Поэтому обычно электродвигатель выбирается также для условий длительного режима, но при этом обязательно делается проверка его на допустимое число включений в час. Если двигатель не подходит по допустимому числу включений в час, то следует увеличить регули­ руемый объем Ѵр.

Автоматическое управление электронасосными установками. Авто­ матизация управления электроприводом насосных станций сводится к автоматическому включению электродвигателей при опорожнении регулируемого объема и их выключению при заполнении регулируе­ мого объема.

300

На рис. 143 изображена с х е м а с т а н ц и и у п р а в л е н и я

в баке осуществляется электродными датчиками уровня, получающими питание напряжением 36 В от трансформатора Тр2. Управление насос­ ной станцией производится универсальным переключателем УП,

~380ß О

который имеет 3 положения: нейтральное 0, автоматическое управле­ ние А и ручное управление Р.

При автоматическом управлении замкнуты контакты 1 и 3 переклю­ чателя УП. Напряжение подается на катушку магнитного пускателя КЛ и через рубильник В1 на трансформатор Тр2. Электродвигатель включается, и насос подает воду в бак, о чем сигнализирует лампа ЛС2. Когда вода в баке перекроет контакт верхнего уровня КВУ, реле управления РУ сработает и своим размыкающим контактом отключит магнитный пускатель КЛ\ подача воды прекратится. Об этом сигнали­ зирует лампа ЛС1. При разборе воды сначала размыкается контакт КВУ, однако реле РУ продолжает получать питание через контакт

301

КНУ и замыкающий контакт РУ\ включения двигателя не произойдет. Когда уровень воды упадет ниже контакта КНУ, насос снова вклю­ чится.

Схема предусматривает защиту погружного насоса от сухого хода, который может возникнуть при снижении уровня воды в источнике, засорении сетки приемного клапана и т. п. Защиту выполняют реле давления ДД, установленное в напорном трубопроводе, и тепловое

показана схема управления автоматической насосной станцией с воз­ душно-водяным котлом типа ВУ.

Для пуска станции включают автомат AB. При отсутствии воды в котле контакты реле давления ДД будут закрыты и произойдет вклю­ чение магнитного пускателя КЛ. Двигатель запустится, и насосный агрегат будет подавать воду в сеть, а ее излишки пойдут в котел. При повышении уровня воды в герметично закрытом котле будет повышаться давление воздуха. Когда вода достигнет верхнего уровня, давление воздуха станет равным уставке реле ДД, его контакты разомкнутся, и насос выключится. Вода, запасенная в котле, под действием сжатого воздуха пойдет к потребителю. Новое включение насоса произойдет при опускании воды в котле до нижнего уровня, когда контакты ДД снова закроются-. Ручное управление насосом осуществляют выключа­ телем В.

19.7. ЭЛЕКТРОПРИВОД ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК

Вентиляционные установки в сельскохозяйственном производстве применяются для вентиляции различных животноводческих и птице­ водческих помещений, помещений для хранения сельскохозяйственных продуктов, а также для сушки зерна и сена. Причиной загрязнения воздуха в животноводческих помещениях являются выделяемые животными углекислый газ, водяные пары и избыточное тепло.

302

щ

Расход воздуха на удаление избыточного количества углекислого газа рассчитывается по формуле:

где КcOj — выделяемое животными количество углекислого газа на 1 кг живого веса (например, коровы выделяют 380-г- -т-420 см3/ч-кг, лошади— 240-д-270 см3/ч-кг, свиньи —

336 см3/ч-кг, куры — 1700-д-2000 см3/ч -кг);

Сх — содержание С02 в наружном воздухе (в сельской мест­ ности — 300 см3/м3, в городе — 400 см3/м3);

Cs — допустимое содержание С02 в воздухе внутри помещения (не должно превышать значений 2500—3000 см3/м3).

Коэффициент 1,2 учитывает выделение углекислого газа микро­ организмами, подстилкой и пр.

Расчет расхода воздуха на удаление аммиака обычно не произво­ дится, так как расчет вентиляционной нормы по углекислоте удовлет­ воряет требованиям по удалению аммиака.

Расход воздуха на удаление избыточного тепла находят по формуле:

одну голову, определяют производительность вентиляционной уста­

где N — число голов в помещении.

Гигиеническими нормами установлена допустимая для животно­ водческих помещений кратность воздухообмена, которая лежит в пре­

привести к простуживанию животных. Поэтому после расчета произ­ водительности вентиляционной установки следует определить полу­ чаемую кратность воздухообмена и сравнить ее с допустимой:

(19-29)

где V — объем вентилируемого помещения, м3.

Для выбора вентилятора помимо производительности необходимо знать потери напора в воздухораспределительных трубопроводах при рассчитанном расходе воздуха.

304

Расчет необходимого напора Н вентилятора производят по формуле:

чивает необходимую скорость перемещения воздуха, кгс/м2; Я с — статический напор, который определяется сопротивлением

передвижению воздуха в трубопроводах, кгс/м2; Я м — напор, определяемый местными сопротивлениями движению '

воздуха, которые создаются на поворотах трубопровода, в задвижках (шиберах), разветвлениях и сужениях трубо­ провода и т. д., кгс/м2.

Расчет составляющих напоров приводится в справочной литературе по отоплению и вентиляции.

В вентиляционных системах в сельском хозяйстве, как правило, применяются вентиляторы низкого и среднего давления. Если в вен­ тиляционной установке используется один вентилятор с воздухорас­ пределительным трубопроводом (централизованная вентиляционная установка), то в этом случае устанавливаются центробежные вентиля­ торы (рекомендуемые типы вентиляторов Ц4-70, Ц9-55).

Вытяжная вентиляционная установка может быть рассредоточенной. В этом случае загрязненный воздух удаляется из помещения несколь­ кими небольшими вентиляторами, устанавливаемыми непосредственно в вытяжных каналах или шахтах. Здесь целесообразно устанавливать осевые вентиляторы типа МЦ, ВО и крышные вентиляторы КЦЗ-90,

КЦ4-84.

Для привода вентиляторов наиболее подходящими следует считать асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором закрытого исполнения, желательно с противосыростной и противоаммиачной изоляцией. Условия пуска, как правило, легкие, а после пуска режим работы электродвигателей характеризуется равномерной нагрузкой.

Необходимая для привода вентилятора мощность электродвигателя определяется по формуле: ^

где к3 — 1,1 -5- 1,5 — коэффициент запаса при работе с трубопрово­ дом (большие значения следует выбирать при меньшей мощности электродвигателя);

V— производительность вентилятора, м3/ч;

Н— полный напор вентилятора, кгс/м2;

г|в — к. п. д. вентилятора (тщ = 0,4 ч- 0,6—для вен­

ности); г|п — к. п. д. передачи.

Автоматизация вентиляционных установок. Рассмотрим условия автоматизации и схемы автоматического управления вентиляционными установками животноводческих помещений.

305

Нормальные условия жизнедеятельности животных на ферме соблюдаются, если внутри помещения температура t„ и относительная влажность срв не выходят за допустимые пределы. Поэтому вентиля­ ционная система должна соответствующим образом регулировать расход воздуха при изменении температуры tHи относительной влаж­ ности <рн наружного воздуха.

В зависимости от климатических условий, тепловой изоляции помещений и плотности размещения животных в них животноводческие

В н е о т а п л и в а е м ы х ж и в о т н о в о д ч е с к и х п о ­ м е щ е н и я х расход воздуха L' , необходимый для удаления излиш­ него тепла, выше расхода, необходимого для удаления излишней влаги. Для поддержания в заданных пределах температуры и влажности внутри неотапливаемого помещения при изменении температуры наружного воздуха достаточно регулировать только производитель­ ность вентилятора. Производительность вентилятора должна увели­

чиваться с увеличением температуры наружного воздуха и снижаться при уменьшении его температуры.

В о т а п л и в а е м ы х п о м е щ е н и я х необходимый расход воздуха для удаления излишней влаги может быть выше расхода воздуха, необходимого для удаления излишнего тепла. Поэтому здесь вентиляционная установка должна иметь дополнительно регулируемый источник тепла (калорифер), восполняющий потери тепла через венти­ ляцию. Если постоянный расход воздуха, создаваемый вентилятором, обеспечивает вынос излишков влаги, то мощность калорифера должна регулироваться в зависимости от температуры внутри помещения.

306

Таким образом, простейшие системы управления вентиляционными установками могут быть построены с воздействием на регулирующий орган (вентилятор или калорифер) только сигнала от датчика темпера­ туры воздуха внутри помещения.

На рис. 145 изображена с х е м а у п р а в л е н и я в е н т и л я ­ ц и о н н о й у с т а н о в к о й в н е о т а п л и в а е м ы х ж и ­ в о т н о в о д ч е с к и х п о м е щ е н и я х . Переключатель В2 мо­ жет переводить схему на ручное (положение Р) и автоматическое (поло­ жение А) управление.

Рассмотрим работу схемы в автоматическом режиме. Вентилятор работает с постоянным расходом до тех пор, пока температура внутрен­ него воздуха не снизится на 2 °С ниже заданного значения. При этом

датчик двухпозиционного терморегулятора ЦТ разомкнет свой кон­ такт в цепи промежуточного реле РГ1, которое в свою очередь обесточит катушку магнитного пускателя КЛ, и двигатель вентилятора остано­ вится. Это даст возможность вновь подняться температуре внутреннего воздуха на 2 °С. При этом контакты терморегулятора снова замкнутся, и двигатель вентилятора включится. Таким образом, внутри помещения будет поддерживаться постоянной температура с точностью до 2 °С; влажность также будет находиться в допустимых пределах.

Чтобы кратность воздухообмена с изменением температуры наруж­ ного воздуха не превысила допустимрй величины, в системе подачи воздуха установлена заслонка 3, изменяющая производительность вентилятора. Управление заслонкой осуществляется терморегулятором прямого действия ТРПД, реагирующим на изменение температуры наружного воздуха.

На рис. 146 представлена с х е м а у п р а в л е н и я о т о п и ­ т е л ь н о - в е н т и л я ц и о н н о й у с т а н о в к о й в о т а п ­ л и в а е м ы х ж и в о т н о в о д ч е с к и х п о м е щ е н и я х .

307

Здесь электродвигатель вентилятора включается вручную и работает непрерывно. При понижении температуры воздуха внутри помещения ниже минимально допустимой (4 6 °С) датчик температуры Д Т через промежуточное реле РП включит электрокалорифер ЭК- Температура внутри помещения начнет повышаться, и через определенное время датчик Д Т разорвет цепь катушки РП, электрокалорифер выклю­ чится. Так же, как и в предыдущем случае, в помещении будет поддер­ живаться на заданном уровне температура, а влажность не выйдет за допустимые пределы.

Включение электрокалорифера может произойти только при рабо­ тающем вентиляторе, так как в цепь к-атушки контактора КЛ2, управ­ ляющего электрокалорифером, введен контакт реле потока воздуха РВ. Это реле предохраняет электрокалорифер от перегорания при отсут­ ствии воздушного потока. Сигнальная лампа ЛС сигнализирует о включении электрокалорифера.

Если по технологическому процессу требуется обеспечить колебания влажности внутри помещения в более узких пределах, то управление отопительно-вентиляционной установкой следует выполнять по двум параметрам. В этом случае по температуре регулируется мощность калориферной установки, а по влажности — производительность вен­ тилятора. В мощных вентиляционных установках производительность вентилятора регулируется изменением скорости вращения электродви­ гателя. В качестве рационального электропривода здесь может быть применен асинхронный электропривод с дросселями насыщения в цепи статора (см. рис. 126, а).

19.8. ЭЛЕКТРОПРИВОД МОБИЛЬНЫХ МАШИН

Значительная часть работ по производству сельскохозяйственных продуктов выполняется мобильными машинами. Сюда относится транспортировка различных грузов на животноводческих фермах и складах и передвижение рабочих машин в полеводстве. В настоящее время для выполнения этих работ преимущественно используется энергия тепловых двигателей — в животноводстве на 75—80%, а в по­ леводстве— практически на 100%.

Постоянное совершенствование мобильных сельскохозяйственных агрегатов, повышение их мощности и скорости движения, увеличение рабочих захватов и т. д. настоятельно требуют улучшения характе­ ристик систем привода. Последние достижения науки и техники делают возможным и экономически целесообразным использовать в сложных сельскохозяйственных машинах и агрегатах электрический привод, причем не только для передвижения агрегата, но и для привода раз­ личных рабочих органов.

Внедрение многодвигательного электропривода на мобильные агре­ гаты, когда каждый рабочий орган или рабочий узел машины будет приводиться в движение от собственного электродвигателя, открывает неограниченные возможности по конструированию наиболее произво­ дительных машин и позволит обеспечить выполнение сложного ком­

308

плекса различных сельскохозяйственных операций за один проход агрегата.

Первые опыты по созданию п эксплуатации электрифицированных мобильных сельскохозяйственных машин — электропахотных лебедок, электротракторов, электрокомбайнов, проведенные в Советском Союзе в 30—50-х годах, полностью подтвердили положительные качества электрифицированных машин. В результате длительной эксплуатации электротракторов было установлено, что по сравнению с тепловыми тракторами производительность полевой техники повышается на 15— 35/6, экономия рабочей силы в электротракторных бригадах составляет до 40%; сокращаются затраты на ремонт.

Вместе с тем серьезные недостатки электротракторов, основными из которых являются малый радиус действия и низкая надежность питающего кабеля, а также недостаточное развитие мощных сельских

электрических сетей, не позволили электротрактору в те годы успешно конкурировать с тепловым.

В настоящее время, когда проблему электроснабжения сельско­ хозяйственных потребителей можно считать решенной, создались предпосылки не только технические, но и экономические для внедрения электропривода на мобильные сельскохозяйственные машины.

П о с п о с о б у э л е к т р о с н а б ж е н и я мобильные сель­ скохозяйственные машины могут разделяться на машины с централизо­ ванным питанием и с автономным источником энергии, а по р а д и у ­ с у д е й с т в и я — с большим радиусом действия (преимущественно полеводческие машины) и с ограниченным радиусом действия (машины животноводческих ферм и предприятий закрытого грунта).

М о б и л ь н ы е м а ш и н ы б о л ь ш о г о р а д и у с а д е й ­ с т в и я с ц е н т р а л и з о в а н н ы м э л е к т р о с н а б ж е ­ н и е м получают питание от мощных источников электроэнергии, преимущественно от линий электропередач напряжением 10 кВ, через передвижную понижающую трансформаторную подстанцию и гибкий

кабель.

Перспективной схемой электропривода трактора с централизован­ ным питанием, можно считать схему, изображенную на рис. 147.

309