5819
.pdf41
где li - длина i-го участка линии, км;
RФ.УД ,RН.УД —удельные активные сопротивления фазного и нулевого проводов соответственно, Ом/км;
XФ'' .УД , XН'' .УД —удельные внутренние индуктивные сопротивления фазного и нулевого проводов, Ом/км (они приравниваются нулю, если провода из цветных металлов);
X П'' .УД —удельное внешнее индуктивное сопротивление петли проводов «фаза — нуль», для воздушных линий его ориентировочно принимают равным 0,6 Ом/км, для проводки на изоляторах внутри помещения 0,5 Ом/км, для проводки на роликах 0,4 Ом/км и для проводки в трубах и кабелей 0,15 Ом/км.
Для вторичного номинального напряжения трансформаторов 400/230 В
величина |
ZT' |
может быть определено как |
|
||||
|
|
||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Z'T |
|
K |
, |
(17.3) |
|
|
3 |
|
||||
|
|
|
SH |
|
|||
где SH - номинальная мощность трансформатора (кВА), а значение коэффициента К берется из таблицы 17.1.
Таблица 8.1 Значения эмпирического коэффициента К
Схема |
соединения |
обмоток |
Коэфи |
|
трансформатора |
и |
номинальное |
циент |
|
первичное напряжение |
|
К |
||
«звезда—звезда» с нулем, UП1=6...35 кВ |
26 |
|||
«звезда-зигзаг» с нулем, |
|
7,5 |
||
UП2 =6..10 кВ |
|
|
|
|
UП2=20...35 кВ |
|
|
10,0 |
|
Для эффективного действия зануления требуется, чтобы
I'K 3 IН.РАСЦ.Т , |
(17.4) |
где IН.РАСЦ.Т - номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя, А;
17.2 Задачи для самостоятельного решения
Определить, будет ли эффективно действовать зануление, принятое в проекте электрификации животноводческой фермы, подключенной к трансформатору мощностью 160 кВА, напряжением 10/0,4 кВ со схемой обмоток «звезда—звезда» с нулем к воздушной линии длиной l=0,12 км, выполненной из четырех алюминиевых проводов одинаковой площади сечения F=20 мм2.
42
Защита линии выполнена автоматическим воздушным выключателем с номинальным током теплового расцепителя IН.РАСЦ.Т. 60А. Пробой изоляции на
запуленное оборудование произошел на вводном щитке фермы в конце воздушной линии. Исходные данные для решения своего варианта берутся из таблицы 17.1, 17.2.
Таблица 17.2 Варианты заданий к задаче
№ посл. цифры |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
S, кВа |
25 |
40 |
100 |
63 |
250 |
160 |
400 |
250 |
40 |
63 |
Марка провода |
А |
А |
А |
А |
АС |
АС |
АС |
АС |
АС |
АС |
|
25 |
35 |
50 |
70 |
70 |
50 |
70 |
50 |
25 |
35 |
Номинальный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ток теплового |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
расцепителя |
10 |
16 |
20 |
25 |
32 |
25 |
50 |
40 |
25 |
20 |
Схема соединения трансформатора для четных вариантов: звездазигзаг с нулем, для нечетных вариантов: звезда-звезда с нулем. Длина ВЛ принимается равной l=0,N км, где N – последняя цифра зачетной книжки (в случае N =0, l=1,0 км).
17.3Вопросы для самоконтроля знаний
17.3.1Какие виды коротких замыканий в сельских электрических сетях Вы
знаете?
17.3.2Какие виды коротких замыканий в сельских электрических сетях встречаются чаще?
17.3.3Почему необходимо рассчитывать защиту от однофазных токов короткого замыкания?
17.3.4Назовите условие выбора защиты от однофазных токов короткого замыкания?
17.3.5Как определить сопротивление петли проводов «фаза—нуль»?
17.3.6Как определить сопротивление фазы трансформатора току однофазного короткого замыкания?
17.3.7Как осуществляется выбор аппаратов защиты от токов однофазного короткого замыкания, если линия выполнена стальными проводами марки ПС?
Тема 18 Проектирование и расчет электрооборудования для создания
микроклимата в сельскохозяйственных помещениях
Цель занятия. Закрепление теоретических и практических навыков проектирования и выбора электрооборудования для создания микроклимата.
43
18.1Краткие теоретические сведения
Всоздании оптимального микроклимата наиболее важную роль играют вентиляция и отопление помещений. В приложении А1 и А2 приведены параметры воздуха, которые должны обеспечивать системы отопления и вентиляции.
При проектировании систем вентиляции и отопления животноводческих
иптицеводческих помещений учитывают количество птицы или животных, их возраст, продуктивность, выделение ими тепла, водяных паров и вредных примесей, климатические условия, способ содержания, содержание углекислого газа и влаги в наружном воздухе, потери тепла через ограждения и другие факторы. Расчеты проводят для зимнего и летнего периодов.
18.2 Методика расчета
Максимальное количество воздуха, необходимое для вентиляции помещения в зимний период, определяется по влажности и газосодержанию. Потребный расход воздуха (м³/ч), необходимый для растворения водяных паров
|
|
|
L |
ВЛ |
|
|
|
|
|
k1 G |
|
, |
|
|
|
|
(18.1) |
|||||
|
|
|
|
|
dB dH |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
где G – количество влаги, выделяемой животными в виде пара, г/ч; |
|
|
||||||||||||||||||||
k |
– коэффициент, учитывающий испарение |
влаги с пола, из |
поилок |
и |
||||||||||||||||||
|
других конструкций (принимают равным 1,1); |
|
|
|||||||||||||||||||
dB |
– допустимое содержание влаги в воздухе помещений, г/м³; |
|
|
|||||||||||||||||||
dH |
– содержание влаги в наружном воздухе, г/ м³; |
|
|
|||||||||||||||||||
Значения dB и dH определяют по формуле |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
d |
B |
d |
НАС.В |
|
В |
|
, |
|
(18.2) |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
d |
|
|
d |
|
|
|
|
|
, |
|
(18.3) |
||||||||
|
|
|
Н |
|
НАС.Н |
|
Н |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
100 |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
где dНАС.В |
и dНАС.Н – |
влагосодержание |
внутреннего и наружного |
воздуха |
в |
|||||||||||||||||
насыщенном состоянии при расчетных температурах, г/ м³; |
|
|
||||||||||||||||||||
В |
и Н |
– относительная влажность внутреннего и наружного воздуха. |
|
|||||||||||||||||||
Количество приточного воздуха (м³/ч), необходимого для понижения |
||||||||||||||||||||||
концентрации углекислоты |
|
|
|
|
|
|
|
|
k2 |
GУК |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
L |
УК |
|
|
|
, |
|
|
(18.4) |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сB сH |
|
|
|
|
|||||||
где GУК - |
общее |
количество |
|
углекислоты, |
выделяемой животными |
в |
||||||||||||||||
помещении, л/ч; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
k2 - коэффициент, учитывающий выделение углекислоты микроорганиз- |
||||||||||||||||||||||
мами и подстилкой (принимается равным 1,2); |
|
|
|
|
||||||||||||||||||
сВ - допустимое содержание углекислоты в воздухе помещения, л/м³; |
|
|||||||||||||||||||||
сН - содержание углекислоты |
в наружном воздухе, л/м³. |
|
|
|||||||||||||||||||
44
Таблица 18.1 Значение предельно допустимой концентрации углекислого газа в животноводческом помещнеии
Вид |
|
Телята от |
Молодняк и |
|
|
животного |
Телята до |
|
|
||
|
3- до 6- |
взрослые |
|
|
|
|
3-месячного |
Свиньи |
Птица |
||
|
месячного |
животные |
|||
Значение |
возраста |
|
|
||
возраста |
КРС |
|
|
||
|
|
|
|||
ПДК |
|
|
|
|
|
CO2, л/м3 |
2 |
2,5 |
2,8 |
2 |
2,5 |
Минимально допустимый воздухообмен (м³/ч), необходимый для нормальной жизнедеятельности животных и птиц
Lmin |
|
m N a |
, |
(18.5) |
|
||||
|
100 |
|
|
|
где m – масса одного животного, кг; |
|
|||
N – число животных; |
|
|
|
|
a – минимально допустимый воздухообмен на 1 ц. |
живой массы |
|||
животных и птиц, м³/ч. |
|
|
|
|
Вкачестве расчетного принимается наибольший воздухообмен из полученных значений.
Влетний период определяют ещё расход воздуха, необходимый для удаления избыточного тепла. Воздухообмен по удалению избыточного тепла определяют по формуле
Lt |
|
QИЗБ 1 tB |
, |
(18.6) |
|
c tВ tН |
|||||
|
|
|
|
где QИЗБ – избыточное тепло в тепловом балансе помещения, удаляемое с вентилируемым воздухом, кДж/ч;
tВ ,tН – температура внутреннего и наружного воздуха, ºС;- температурный коэффициент, равный 1/273 ºС;
c - теплоёмкость 1м³ воздуха, принимается равной 1,3 кДж/(м³∙ºС).
Часовая кратность обмена воздуха в помещении |
|
||
k |
L |
, |
(18.7) |
|
|||
|
VП |
|
|
где L – расчетный воздухообмен, м³/ч; |
|
||
VП |
– внутренний обмен помещения, м³. |
|
Расчет отопления ведут следующим образом. Количество избыточного |
||
тепла в |
летний период или мощность отопительного устройства в зимний |
|
период определяют на основании уравнения теплового баланса помещения |
||
|
QЖ QН QОГР QВ QИСП , |
(18.8) |
|
|
45 |
|
где |
QЖ – |
количества тепла, выделяемого животными (определяется по |
|
данным приложения 3 и количеству животных), кДж/ч; |
|
||
|
QН – |
теплопроизводительность системы отопления или калориферов, |
|
|
|
кДж/ч; |
|
|
QОГР |
– теплопотери помещения через ограждающие конструкции, кДж/ч; |
|
|
QВ – количества тепла, необходимое для нагревания приточного воздуха, |
||
|
|
кДж/ч; |
|
|
QИСП |
– тепло, расходуемое на испарение влаги с поверхности мокрого |
|
|
|
пола, кДж/ч. |
|
|
Количество тепла, необходимое для нагревания приточного воздуха |
|
|
|
|
QB с L tB tH , |
(18.9) |
где |
L- расчетный воздухообмен, м³ /ч; |
|
|
c– теплоёмкость 1 м³ воздуха, равная 0,278 Вт٠ч/(кг٠ºС);
– плотность наружного воздуха (приложение А.6), кг/м³;
Тепло, выделяемое животными
|
|
QЖ Qж/ n kt , |
(18.10) |
где |
Qж/ |
– норма тепловыделения животного, кДж/(ч∙гол.); |
|
|
n – число животных в помещении, гол; |
|
|
|
kt |
– коэффициент, учитывающий изменение тепловыделения животного |
|
с изменением температуры. |
|
||
|
Для птицы формула имеет вид |
|
|
|
|
QПТ Qпт/ G kt , |
(18.11) |
где |
Qпт/ |
– норма тепловыделения птицей, кДж/(ч кг); |
|
|
G - живая масса птицы, кг; |
|
|
|
kt |
– коэффициент, учитывающий изменение тепловыделения птицы с |
|
изменением температуры. |
|
||
|
Количество тепла, расходуемого на испарение влаги в помещении |
|
|
|
|
QИСП 2,5 GИСП , |
(18.12) |
где |
|
GИСП – количество влаги, испаряемой из пола, поилок и |
других |
конструкций (Gисп=0,1∙G), г/ч;
2,5 - скрытая теплота испарения 1г воды, кДж/г.
В качестве нагревательных устройств прямого конвективного подогрева воздуха в помещениях используют электрокалориферы. Наибольшее распространение получили электрокалориферные установки СФОА16-100/0,5, СФОА5/0,5ТЦ-М2/1 и СФОА10/0,5ТЦ-М2/2 мощностью от 5 до 94 кВт.
Мощность электрокалорифера (кВт) определяют из выражения
46
P |
kЗ QH |
, |
(18.13) |
|
|||
K |
K |
|
|
|
|
||
где kЗ – коэффициент запаса, учитывающий старение нагревательных
элементов калорифера и |
возможное понижение |
напряжения в сети |
|
(kЗ =1,1…1,2); |
|
|
|
QH |
– теплоотдача калорифера, кВт; |
|
|
K |
– КПД калорифера ( при установке непосредственно в обозреваемом |
||
помещении K =1, при установке в другом помещении K |
= 0,9). |
||
Теплоотдачу калорифера определяют на основании теплового баланса |
|||
помещения (без учета тепла, затрачиваемого на испарение влаги) |
|||
|
QH QО QВ QЖ , |
(18.14) |
|
Здесь потери теплоты через наружные ограждения здания (кВт) |
|||
составляют |
Т 10 3 kt F, |
|
|
|
QОГР |
(18.15) |
|
где kt – коэффициент теплоотдачи ограждения, Вт/(м² ºС); F - площадь ограждения, м³;
Т – разность температур внутреннего и наружного воздуха, ºС.
18.3 Задачи для самостоятельного решения
Для объекта проектирования необходимо определить кратность воздухообмена, теплопроизводительность системы отопления и мощность электрокалориферов. Исходные данные принять по таблице 18.1
Индивидуальные варианты к задаче:
По последней цифре варианта выбирается объект для проектирования 1 – ферма на 25 г. КРС (типовой проект ТП 801-018)
2– ферма по выращиванию и откорму 50г. молодняка КРС (ТП 801-4- 208.13.90)
3– ферма для выращивания и откорма 100г. молодняка КРС (ТП 801-4-112.86)
4– ферма для выращивания и откорма 100г. свиней (ТП 802-01-43.91С)
5– ферма для выращивания и откорма 200г. молодняка КРС (ТП 801-4-114.86)
6– птичник на 15 тыс. бройлеров
7– птичник на 7 тыс. утят
8–ферма для выращивания и откорма 100г. молодняка КРС (ТП 801-4-112.86)
9–ферма для выращивания и откорма 200г. молодняка КРС (ТП 801-4-114.86)
0– ферма для выращивания и откорма 100г. свиней (ТП 802-01-43.91С)
47
Таблица 18.1 Исходные данные к задаче
№ по |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
0 |
|
списку |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Размеры |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
объекта,м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
длина |
45,6 |
30 |
48 |
32,5 |
84 |
72 |
72 |
48 |
84 |
32,5 |
|
ширина, |
10,5 |
9 |
12 |
10,5 |
12 |
12 |
12 |
12 |
12 |
10,5 |
|
высота, |
3,6 |
2,7 |
2,7 |
2,7 |
2,7 |
3 |
3 |
2,7 |
2,7 |
2,7 |
|
Коэффици |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
теплопров |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
одности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
материала |
0,16 |
0,84 |
0,7 |
0,7 |
0,84 |
0,16 |
0,84 |
0,84 |
0,7 |
0,16 |
|
стены , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вт м 0С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Толщина |
160 |
395 |
205 |
405 |
525 |
200 |
655 |
395 |
405 |
160 |
|
стен, мм |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Коэффици |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ент |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
теплопере |
7,8 |
5,6 |
7,8 |
5,6 |
7,8 |
5,6 |
7,8 |
5,6 |
7,8 |
5,6 |
|
дачи окон, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
k, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вт м2 0С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетная температура наружного воздуха принимается по № варианта со знаком минус. Влажность наружного воздуха φн=8N%, где N – последняя цифра варианта.
Задача. По полученным данным в предыдущей задаче выбрать вентилятор серии Ц4 – 70 к электрокалориферной установке. Для этого необходимо определить:
-1) площадь сечения вентиляционных отверстий; -2) расчетное полное давление, развиваемое вентилятором; -3) мощность электрического двигателя;
18.4Методика расчета
1)Расчетный часовой расход воздуха
L |
P |
k |
П |
L |
MAX |
|
273 |
tH |
, |
|
(18.16) |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
273 |
tП |
|
|
|||||
где kП - коэффициент, kП 1,1 (для воздуховодов до 50 м), kП |
1,15 |
(свыше 50м) ; |
|||||||||
tH , tП - температура наружного воздуха и в помещении соответственно; LMAX - максимальный расход воздуха.
48
2)Разбиваем вентиляционную сеть на отдельные участки с постепенным расходом воздуха и обозначаем их номерами в кружках; справа в числителе указывается расход воздуха на участке, в знаменателе – длина участка (м).
3)На магистральном участке 1 принимается скорость движения воздуха 15 м/с, на участке 2 – 12 м/с, на остальных участках – 6-7 м/с. Определяется диаметры воздуховодов на участках и данные заносятся в таблицу.
di |
4 Lpi |
|
|
Lpi |
|
, |
(18.17) |
3600 Vi |
|
|
|
||||
|
|
|
900 Vi |
|
|||
где Vi - скорость движения воздуха на участке. |
|
|
|
||||
Диаметры воздуховодов можно |
также |
определить и по |
номограмме |
||||
(приложение Б.1). |
|
|
|
|
|
|
|
Определяем площади сечений воздуховодов по формуле.
4) Равномерное распределение приточного воздуха по длине вентилируемого помещения при помощи магистрального воздуховода постоянного сечения обеспечивается за счет различных по площади его воздуховыпускных отверстий. Вначале определяется площадь последнего по ходу воздуха отверстия
Lpi |
|
|
S 3600 m v |
, |
(18.18) |
где m – число отверстий, которое принимается исходя из того, что отверстия располагаются через каждые 1,5-2м воздуховода,
v- скорость воздуха на расчетном участке (v=6м/с), Lpi - расчетный воздухообмен на 3 участке.
Определяем площадь i– го отверстия воздуховода по формуле (i m)
Si Bi S1 ,
где Bi - коэффициент, который находят по формуле
Bi |
1 |
|
, |
(18.19) |
|
|
|||||
|
1 |
(i 1) S1 |
|
||
|
|
|
|
|
|
AB
где - коэффициент расхода, принимается 0,65...0,69; 5) Определяем расчетное давление на участках.
При помощи номограммы (см. приложение) определяем потери давления на трение в наиболее протяженной ветви вентиляционной сети.
Полное расчетное давление, которое должен развивать вентилятор
P |
1,1 |
R l z p |
д.вых |
р |
к |
, |
(18.20) |
B |
|
|
|
|
|
где R – удельные потери давления на прямом участке;
49
l - длина участка;
z - потери давления в местных сопротивлениях;
pд.вых - динамическое давление потока воздуха на выходе из воздуховода;
рк - сопротивление калорифера воздушному потоку. |
|
Подбор вентилятора ведем по номограмме. |
|
Частота вращения электродвигателя вентилятора (мин 1) |
|
n A , |
(18.21) |
№ |
|
где A - безразмерный коэффициент; № - номер вентилятора.
Мощность электродвигателя для вентилятора определим по формуле
|
|
|
|
|
NB |
|
|
|
QB PB |
|
, |
|
|
|
(18.22) |
|
где П |
– кпд передачи; |
3,6 106 B П |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Установленная мощность электродвигателя |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
Nуст |
kЗ NB , |
|
|
|
(18.23) |
|||||
где kЗ - |
коэффициент запаса. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
По каталогу подбирается электродвигатель, у которого мощность и |
|||||||||||||||
частота вращения самые близкие к расчетным |
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
Таблица 18.2 Расчетные данные по участкам |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
. |
№ уч. |
l,м |
v,м/ |
d,м |
3 |
/ч |
R,Па/ |
R*l,П |
рд ,Па |
|
Z,Па |
R*l+Z, |
||||
с |
L,м |
м |
а |
|
Па |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
||
18.5Вопросы для самоконтроля знаний
18.5.1Какие факторы, влияющие на живые организмы, входят в понятие микроклимата?
18.5.2От чего зависит воздухообмен в помещениях для содержания птиц?
18.5.3От чего зависит воздухообмен в помещениях для содержания животных?
18.5.4Приведите уравнение теплового баланса для животноводческого помещения в зимний период.
18.5.5Приведите уравнение теплового баланса для животноводческого помещения в летний период.
18.5.6Что характеризует часовая кратность воздухообмена?
50
Тема 19 Оценка потерь электроэнергии в ВЛ и затрат
на их компенсацию
Цель занятия. Изучение методики оценки потерь электроэнергии в ВЛ и определение затрат на их компенсацию.
19.1 Краткие теоретические сведения
Потери мощности и электроэнергии в любом элементе электрической сети, схема замещения которой содержит продольные и поперечные ветви с активными и реактивными сопротивлениями, подразделяются на условнопеременные (нагрузочные) и условно-постоянные (не зависящие от нагрузки) /1/.
Активное и индуктивное сопротивление фазы линии определяются по формулам
r l k rЛ O nц r ,
где rO - погонное активное сопротивление провода, Ом/км; l - длина линии, км;
nц - количество цепей линии;
kr - безразмерный коэффициент.
хЛ |
|
хO l kх |
, |
|
nц |
||||
|
|
|
где хO - погонное реактивное сопротивление провода, Ом/км; kх - безразмерный коэффициент.
Проводимость линии определяется по формуле
b |
bO l kb |
, |
|
n |
|||
Л |
|||
|
|
ц
(19.1)
(19.2)
(19.3)
где bO - погонная проводимость линии, См/км; |
|
||
kb - безразмерный поправочный коэффициент. |
|
||
Безразмерные |
поправочные |
коэффициенты, |
учитывающие |
распределенность параметров по длине линии определяются по формулам |
|||
|
kr 1 w/3, |
|
(19.4) |
|
kх 1 w(1 2 )/6 , |
(19.5) |
|