Расчет электросети свинарника-маточника

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Исходные данные для проектирования

1.1 Характеристика объекта

Свинарни-маточник на 50 племенных свиноматок располагается в ООО «КХ Ярыженское» Новоаннинского района Волгоградской области. Данное хозяйство специализируется в основном на производстве и хранении зерновых.

На территории хозяйства расположены мехток, сушилка, котельная, пункт технического обслуживания, два коровника по 100 голов каждый, свинарник-маточник на 50 племенных свиноматок, столовая с административным зданием и весовая.

Электрификация хозяйства - от двух трансформаторных подстанций мощностью 400 кВА и 40 кВА. 1.2. Строительные конструкции.

Фундаменты под стены - из бутового камня (0,3 м). Колонны и балки - сборные железобетонные. Стены кирпичные (0,25 м). Перекрытие из сборных железобетонных плит. Кровля - асбестоцементные волнистые листы (0,005 м). Полы - бетонные (0,2 м) и деревянные (0,2 м).

1.2 Инженерное оборудование

Водопровод - от наружной сети. Канализация - хозяйственно-фекальная в наружную сеть. Вентиляция приточная - с механическим побуждением, вытяжная - естественная. Освещение и силовое оборудование от электросети 380/220 В.

1.3 Технологический процесс

Свинарник предназначен для содержания тяжелосупоросных подсосных свиноматок с поросятами, а также для проведения опоросов. Содержание животных - станково-выгульное, маток - в индивидуальных станках.

Кормление маток производят влажными кормами в специальном помещении с боксами, поросят - в подкормочных станках. Раздача кормов в кормушки - тележками УТР-0,3. Удаление навоза - транспортером ТСН-3,0Б и выгрузку его на самосвальную тележку. Поение - автопоилки ПБС-1.

1.4 Экспликация помещений

1. Помещение для содержания свиней - 631,2 м².

2. Помещение для кормления свиней - 183,1 м².

3. Помещение для персонала - 9,6 м².

4. Вентиляционная камера - 18,9 м².

5. Электрощитовая - 7,2 м².

6. Помещение для инвентаря - 5,4 м².

7. Помещение для подстилки - 7,2 м².

8. Санузел - 3,4 м².

свинарник теплопотеря навозоуборочный транспортер



2. Расчет силовой сети

2.1. Определение теплопотерь помещения

2.1.1 Определение теплопотерь через наружные ограждения

Теплопотери через все наружные ограждения определяются по формуле[1]

(2.1.1)

где - сопротивление теплопередаче ограждения;

- поверхность ограждения, м²;

- расчетные температуры внутреннего и наружного воздуха, С;

- поправочный коэффициент для наружных стен и полов на грунте, n=1;

i - номер поверхности ограждения;

k - общее количество ограждений.

Расчетная температура наружного воздуха определяется как средняя температура наиболее холодной температуры в течении 5 дней в данной местности , а расчетная температура внутреннего воздуха для свинарника [1]

С; С.

Сопротивление теплопередачи ограждения

(2.1.2)



где - термическое сопротивление тепловосприятию внутренней поверхности ограждения, м²С/Вт [1];

- термическое сопротивление теплопроводности отделочных слоев ограждения толщиной (м), выполненных из материала с коэффициентом теплопроводности , Вт/мС [1];

- термическое сопротивление теплоотдаче наружной поверхности ограждения, м²С/Вт [1];

Rв = 0,086 - внутренние стены помещений, заполнение которых животными составляет более 80 кг на 1 м² пола;

Rн = 0,043 - для наружных стен и бесчердачных покрытий;

Для наружных стен:

Для окон:

Для наружных дверей и ворот деревянных, одинарных:

= 0,215

Для крыши:



Сопротивление теплопередачи полов, расположенных на лагах определяют по формуле:

(2.1.3)

(2.1.4)

где - толщина утепляющего слоя;

- теплопроводность утепляющего слоя.

Теплопотери через смежные ограждения не учитываются, т.к. разность температур внутреннего воздуха этих помещений не превышает 5^оС.

Площади: пола - 897 м², окон - 108 м², дверей - 43,125 м², стен - 425,375 м², крыши - 982,212 м².

Вт

Помимо основных потерь необходимо учитывать добавочные потери, зависящие от ориентации здания по отношению к сторонам света и другие факторы:

Для ограждений в зависимости от ориентации по отношению к сторонам света (принимаются 5% от потерь через стены):

Вт

На наружные стены и окна помещений, имеющих две и более наружных стен (принимаются по 5% от потерь через стены и окна):

Вт

Добавки на потери теплоты через наружные двери при открывании их на короткое время (принимаются 65% от потерь через двери):

Вт

Дополнительные потери теплоты через наружные двери на нагревание наружного воздуха (принимаются 3% от потерь через все ограждения):

Вт

Таким образом, суммарные теплопотери всего свинарника маточника:

(2.1.5)

Вт



2.1.2 Определение вентиляционных теплопотерь

(2.1.6)

где - производительность вентиляционных установок, м³/с;

- средняя удельная массовая теплоемкость воздуха, ;

- плотность воздуха при наружной температуре воздуха, кг/м³;

(2.1.7)

Производительность вентиляционных установок L находится по удалению избыточной влаги и углекислоты. В качестве расчетного принимается большее значение расхода. Ниже рассмотрено определение этого расхода:

Количество приточного воздуха, необходимого для понижения концентрации углекислоты:

(2.1.8)

где - количество СО₂, выделяемое одним животным (свиноматки - 99, поросята - 17), л/ч [2];

- количество животных данного вида в помещении (свиноматок - 50, поросят - 50х10=500, т.к. средний опорос у свиноматок составляет 10 поросят), шт;

- предельно допустимая концентрация СО₂ в воздухе помещения, л/м³. Согласно [1] л/м³;

- концентрация СО₂ в наружном воздухе, л/м³.

м³/ч

Количество приточного воздуха, необходимого для растворения водяных паров

(2.1.9)

где - суммарное влаговыделение в свинарнике, г/ч;

- влагосодержание воздуха помещения, г/кг сухого воздуха;

- влагосодержание наружного воздуха, г/кг сухого воздуха;

- плотность воздуха при температуре помещения, кг/м³; кг/м³.

Значение и определяют по Hd-диаграмме [1] при условии, что влажность наружного воздуха , а внутри помещения и температуры получим: г/кг и г/кг.

Общее влаговыделение в свинарнике:

(2.1.10)

где о = 1,2 - коэффициент, учитывающий испарение влаги с мокрых поверхностей помещения [2]



м³/ч

Принимаем наибольший воздухообмен м³/ч.

Правильность расчёта проверяют кратностью воздухообмена:

(2.1.11)

- верно,

т.к. для животноводческих помещений кратность воздухообмена в холодный период К_в=3…6, [2];

V_п - внутренний объём помещения.

Вентиляционные теплопотери:

Вт

2.1.3 Определение потерь тепла, выделяемого животными

Количество тепла, выделяемого животными:

(2.1.12)

Вт,

где q₁=558 Вт/гол - свободные тепловыделения одного животного [1];

N_ж - количество животных.

Таким образом, из уравнения теплового баланса [2], суммарные теплопотери свинарника-маточника:

(2.1.13)

Вт

2.2 Расчет и выбор электрокалориферной установки

Конструктивно принимаем число калориферных установок

Определим мощность и производительность одного калорифера:

(2.2.14)

(2.2.15)

м³/ч = 1,27 м³/с

Для отопления животноводческих помещений применяют стационарные и передвижные электрокалориферные установки.

Стационарные установки обычно располагают в подсобных по-мещениях животноводческих построек, а распределительные воздуховоды приточной вентиляции монтируют под потолком или реже в полу помещений. Раздаточные сопла воздуховодов равномерно распределяют воздух по всему помещению на различной высоте в зависимости от вида животных. Такая система регулируемой приточной вентиляции с электроподогревом воздуха наиболее совершенна, обеспечивая совместно с вытяжной вентиляцией требуемые параметры воздуха во всем помещении.

Вытяжная вентиляция выполняется оконными или центробежными вентиляторами, а также вентиляционными шахтами с принудительной или естественной вентиляцией.

Скорость движения воздуха в вытяжной шахте:

(2.2.16)

м/с

где h - высота вытяжной шахты (2…10 м [2]).

Площадь сечения всех вытяжных шахт при соответственной тяге:

(2.2.17)

м²

Число вытяжных шахт:

(2.2.18)

шт,

где f=500 мм = 0,5 м = 0,25 м² - живое сечение одной шахты.

По номограммам 4.1 и 4.2 из [2] определили, что типоразмеры СФОЦ-60/0,5 совпали на обеих номограммах и выбор можно считать законченным.

Произведем расчет и выбор вентилятора для калориферной установки. Для этого необходимо определить напор воздуха для преодоления сопротивления в вентиляционной трубе:

(2.2.19)

где Н_т - потери напора в трубопроводе, Па;

- потери напора от местных сопротивлений, Па;

- потери напора воздуха в калориферной установке, Па.

Потери напора в трубопроводе:



(2.2.20)

где л=0,025 - коэффициент трения воздуха в трубопроводе;

v_i=7,5 м/с - скорость воздуха в i участке трубопровода;

l_i=35 м и d_i=0,8 м - длина и диаметр i-го участка трубопровода.

Па

Потери напора воздуха от местных сопротивлений:

(2.2.21)

где сумма коэффициентов местных сопротивлений участков приточной системы;

Па

Потери напора воздуха в калориферной установке по [2] Па.

Определим требуемый напор воздуха для преодоления суммарного сопротивления в вентиляционной трубе:

Па.

Мощность для привода вентилятора:



(2.2.22)

где k_з - коэффициент запаса;

з_в и з_пер - КПД вентилятора к передаче.

кВт

По [3] выбираем двигатель 5А80МВ2 с Р=2,2 кВт, n=82,5%, n=2850 об/мин и cos ц=0,86.

По аналогии определим вытяжную систему вентиляции, т.к. кратность воздухообмена К_в>2 [2]. Установим два вентилятора ВЦ4-75-4 с двигателем 5А80МВ2 с Р=2,2 кВт, n=82,5% n=2850 об/мин и cos ц=0,86.

2.3 Расчет привода навозоуборочного транспортера ТСН-3,0Б

2.3.1 Расчет привода горизонтального навозоуборочного транспортера ТСН-3,0Б.

Полная масса навоза, выделяемого животными в сутки:

, (2.3.23)

где m_п1п - масса навоза, выделяемого одним животным, m_п1п=17 кг;

n - количество животных в свинарнике, n=50 шт.

кг/сут.

Количество навоза удаляемого за 1 цикл работы транспортера ТСН-3,0Б (горизонтальный):



m_1уст=, (2.3.24)

где m_n - масса навоза за сутки;

n_у - количество установок, n_у = 1;

С - количество циклов, С=2.

m_1уст==425 кг/цикл.

Полное усилие для перемещения транспортера складывается из:

F=F₁+F₂+F₃+F₄, (2.3.25)

где F₁ - сопротивление рабочего хода;

F₂ - сопротивление холостого хода;

F₃ - динамическое усилие;

F₄ - натяжение набегающей ветви канала.

F₁=9,81 ((m_1у+m_с)В_с+q_тL_тf_т), (2.3.26)

где m_1у - масса навоза за один цикл, m_1у=425 кг;

m_с - масса скребка, m_с=2 кг;

В_с - приведенный коэффициент сопротивления трения навоза и скребка, В_с=1,2;

q_т - масса 1 метра цепи. q_т=0,5 кг/м;

L_т - длина цепи, L_т=78 м;

f_т - трение цепи о навоз, f_т=0,6 Н.

F₁=9,81 ((425+2)1,2+0,5780,6) = 5256,198 Н.

F₂=9,81(m_сВ_с+q_тL_тf_т) (2.3.27)

F₂=9,81(21,2+0,5780,6)=253,098 Н.

F₃=, (2.3.28)

где V_ск - скорость передвижения скребка, V_с= 0,19 м/с;

t - время разгона двигателя, t=1 с.

F₃==0,855 Н.

F₄=9,81(К_сf_тm_у+ m_сf_с), (2.3.29)

где К_с - коэффициент экспериментальный, К_с=0,8;

f_с - коэффициент трения скребка о пол, f_с=0,2.

F₄=9,81(0,80,6425 + 20,2)=2005,164 Н.

Тогда

F=5256,198+253,098+0,855+2005,164=7515,315 Н.

Определяем мощность электропривода для перемещения горизонтального ТСН-3,0Б:

Р_дв=, (2.3.30)

где F - полное усилие для перемещения ТСН-3,0Б;

V_с - скорость скребков, V_ск= 0,19 м/с;

з - КПД передачи, з=0,85.

Р_дв==1,68 кВт.

По [3] выбираем двигатель АИР100L6 с n=81%, cos ц=0,74.

2.3.2 Наклонный навозоуборочный транспортер ТСН-3,0Б

Теперь определим мощность электропривода для поперечного навозоуборочного транспортера ТСН-3,0Б.

Пуск транспортера осуществляется при отсутствии нагрузки на валу, кроме самой рабочей машины, через некоторое время поступает навоз массой до 425 кг и нагрузка становится максимальной.

Усилие в цепи транспортера на холостом ходу:

F_х.х.=9,81 · М_ц · L_тц · F_тц, (2.3.31)

где М_ц - масса 1 м цепи транспортера со скребками, М_ц=8,73 кг/м;

F_тц - коэффициент трения цепи по дну, F_тц=0,5;

L_тц - длина цепи, L_тц=10 м.

F_х.х.=9,818,73100,5=428,207 Н.

При работе транспортера под нагрузкой возникает добавочное усилие, связанное с перемещением навоза по каналу:

F₁=9,81МF_тн, (2.3.32)

где М - масса навоза;

F_тн - коэффициент трения навоза по дну канала, F_тн=0,76.

F₁=9,814250,76=3168,63 Н.

Кроме этого возникает усилие при трении навоза о боковые стенки:

F_ст=Р_бF_тн, (2.3.32)

где Р_б - давление на боковые стенки;

F_тн =0,76 - коэффициент трения навоза о дно канала.

Р_б=9,810,5425=2084,625 Па.

F_ст=2084,6250,76=1584,315 Н.

Сопротивление при заклинивании помета между скребками и стенками канала:

F_зак=Р_зак, (2.3.33)

где L_тн - длина цепи;

a - шаг скребков, a=0,9 м;

Р_зак - усилие при заклинивании скребка, Р_зак=15 Па.

F_зак=15=166,667 Н.

Тогда максимальное усилие при работе транспортера под нагрузкой будет равно:

F_нагр = F_х.х+F₁+F_ст+F_зак (2.3.34)

F_нагр =428,207+3168,63+1584,315+166,667=5347,819 Н.

Момент, приведенный к валу электродвигателя на холостом ходу:

М_х.х.=, (2.3.35)

где F_х.х.- усилие в транспортной цепи при холостом ходе;

V - скорость движения цепи, V= 0,2 м/с;

W_дв - круговая частота вращения двигателя.

W_дв==104,6 рад/сек.

Для двигателей, работающих в навозоуборочных транспортерах, экономически целесообразно брать двигатель с частотой вращения n=1000 об/мин.

М_х.х.==0,963 Нм

Момент сопротивления при работе транспортера с максимальной нагрузкой:

М_мах===12,03 Н · м.

Так как двигатель запускается при холостом ходе, нет надобности проверять его при пуске.

Находим номинальный момент, который должен быть меньше, чем у выбранного двигателя:



М_н>, (2.3.36)

где a - допустимое снижение напряжения в сети, a=0,8.

М_н>=15,037 Нм.

Находим номинальную мощность двигателя:

Р_н=М_нW_дв (2.3.37)

Р_н=15,037104,6=1572,923 Вт.

Выбираем электродвигатель АИР100L6 с Р_н=2,2 кВт, n=1000 об/мин, з=0,74.



3. Расчет осветительной сети

3.1 Выбор источника света.

Из всего многообразия выпускаемого промышленностью источников света для освещения помещений наиболее приемлемы лампы накаливания и люминесцентные.

Для освещения помещений свинарника выбираем лампы накаливания, потому что в свинарнике установлены рабочие машины с вращающимися частями, а при выполнении осветительной установки люминесцентными лампами возникает явление “стробоскопического эффекта”, которое может повлечь угрозу жизни и здоровью обслуживающего персонала.

3.2 Выбор вида освещения

Произведем расчет дежурного освещения, предназначенного для создания во всех точках рабочих поверхностей нормальных условий видения. При этом освещенность во всех точках должна быть не ниже нормированной.

3.3 Выбор нормированной освещенности

Нормированная освещенность - наименьшая допустимая освещенность в наихудших точках рабочей поверхности перед очередной чисткой светильников. Значение этой освещенности устанавливается в зависимости от характера зрительной работы, размеров объекта различия, фона и контраста объекта с ним, вида и системы освещения, типа источника света. Все нормы освещенности приведены в отраслевых нормативах, справочной литература [4,5], СНиП и инструктивных материалах.



3.4 Выбор коэффициента запаса и добавочной освещенности

Снижение светового потока осветительной установки из-за загрязнения светильников и источников света и их старение при расчетах учитывают коэффициент запаса, представляющий собой отношение светового потока нового светильника с новой лампой к световому потоку того же светильника в конце срока службы лампы. Коэффициент запаса выбираем по [5]. При расчете освещенности в любой точке учитываем световые потоки только ближайших светильников. Для учета действия удаленных светильников и отраженных потоков используют коэффициент добавочной освещенности, значение которого выбираем по [5].

3.5 Расчет и выбор мощности источников света

Произведем расчет по методике, предложенной в [6]. Покажем пример расчета на осветительной установке в помещении для содержания свиней. В помещениях подобного типа используют светильники типа НСП11. Для такого светильника оптимальное относительное расстояние между светильника л = 2,6 [4].

Определим расчетную высоту осветительной установки по формуле

, (3.5.38)

где - высота помещения, м;

- расстояние от перекрытия до светильника, м;

- высота расчетной поверхности над полом, м

(м)

Определим расстояние между соседними светильниками по формуле

, (3.5.39)

(м)

Определим число светильников в ряду

, (3.5.40)

где а - длина помещения, м

, принимаем 7 светильников

Определим число рядов светильников

, (3.5.41)

где b - ширина помещения, м

, принимаем 2 ряда

Определим общее количество светильников в помещении

, (3.5.42)

(шт)

Расчет освещенности выполним точечным методом. Рассчитаем фактическую освещенность в контрольных точках помещения, в которых освещенность может оказаться наименьшей.

Рисунок 3.5.1 План расположения светильников в помещении для содержания свиней

На плане намечаем две контрольные точки А и В.

По кривым изолюкс светильника НСП11 [5] по расстояниям от светильников до точек находим для каждой точки суммарную условную освещенность. Покажем это в виде таблицы 3.5.1

Таблица 3.5.1 Определение суммарной условной освещенности

Номер светильника	Расстояние, м	Условная освещенность, Лк	Номер светильника	Расстояние, м	Условная освещенность, Лк
Для точки А	Для точки В
1	2,7	9	1	5,2	3
2	2,7	9	2	2,8	8,5
3	2,7	9	3	5,2	3
4	2,7	9	4	2,8	8,5
Лк	Лк

За расчетную принимаем точку В, т.к. освещенность в этой точке наименьшая.

По таблице из [5] найдем коэффициент запаса на запыление и старение k=1,3 и значение коэффициента добавочной освещенности м = 1,1.

Определим необходимый световой поток лампы

, (3.5.43)

где - нормированная освещенность, Лк

(Лм)

Выбираем лампу БК 215-225-100 с = 1450 (Лм)

Определим отклонение светового потока выбранной лампы от расчетного значения

, (3.5.44)

Что укладывается в пределы допустимых отклонений (-10;+20%)

Произведем проверочный расчет методом удельной мощности по методике, предложенной в [6].

По таблице удельных мощностей [5] находим значение удельной мощности:

Определим установленную мощность освещения

, (3.5.45)

где А - площадь помещения, м²



(Вт)

Определим мощность одной лампы

, (3.5.46)

(Вт)

Принимаем ближайшую по мощности стандартную лампу [6] БК 215-225-100 с = 100 Вт

Определим отклонение мощности выбранной лампы от расчетного значения

, (3.5.47)

Что укладывается в допустимые пределы (-10;+20%)

Лампа выбрана верно, т.к. подходит по обоим расчетам.

Расчет освещенности остальных помещений произведем аналогично. Результаты расчетов сводим в таблицу 3.5.2

Таблица 3.5.2 Сводная таблица результатов расчетов освещения

Наименование помещений	Норма освещенности, лк	Количество светильников, шт	Тип лампы	Мощность лампы, Вт	Количество розеток, шт
Помещение для содержания свиней	30	28	БК-215-225	100	4
Помещение для кормления свиней	50	6	БК-215-225	75	2
Помещение для персонала	50	1	Б-215-225	200	2
Вентиляционная камера	30	2	БК-220-230	60	2
Электрощитовая	50	1	Г-220-230	500	1
Помещение для инвентаря	30	1	БК-220-230	100	1
Помещение для подстилки	30	1	Г-220-230	500	1
Санузел	30	1	Г-220-230	150	-
Коридоры	30	3	Б-220-230	100	-
Наружное освещение	30	4	БК-220-230	60	-
		11860 Вт

Суммарная осветительная нагрузка подсчитали с учетом, что на каждую розетку приходится мощность 500 Вт.

С учетом Федерального закона "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности" с 2011 года лампы накаливания мощностью 100 Вт и выше снимаются с производства и заменяются на энергосберегающие лампы.

В связи с этим мы заменяем лампы накаливания мощностью 100 Вт и выше на энергосберегающие и сводим в таблицу 3.5.3.

Таблица 3.5.3 Сводная таблица результатов расчетов освещения.

Наименование помещений	Норма освещенности, лк	Количество светильников, шт	Тип лампы	Мощность лампы, Вт	Количество розеток, шт
Помещение для содержания свиней	30	28	ЭКЛЛ	22	4
Помещение для кормления свиней	50	6	БК-215-225	75	2
Помещение для персонала	50	1	ЭКЛЛ	42	2
Вентиляционная камера	30	2	БК-220-230	60	2
Электрощитовая	50	1	ЭКЛЛ	96	1
Помещение для инвентаря	30	1	ЭКЛЛ	22	1
Помещение для подстилки	30	1	ЭКЛЛ	96	1
Санузел	30	1	ЭКЛЛ	22	-
Коридоры	30	3	ЭКЛЛ	22	-
Наружное освещение	30	4	БК-220-230	60	-
		8381 Вт



4. Расчет и выбор сечения проводников, пускозащитной аппаратуры и щитов управления

4.1 Осветительная сеть

4.1.1 Выбор напряжения и источников питания.

Источниками питания осветительных установок служат трансформаторные подстанции, питающиеся от энергосистем, причем они общие для силовых и осветительных нагрузок.

Напряжение, применяемые в осветительных установках, как правило, 380/220 В при заземленных нейтралях сетей.

4.1.2 Выбор мест ввода и установки щитков

Осветительные щитки 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 учетом подхода воздушных 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 отклонения напряжения от номинального, не выходящие за допустимые пределы ± 5 и - 2,5% [6].

4.1.3 Компоновка осветительной сети

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 учетом рекомендаций [6]:

- каждая групповая линия должна иметь на фазе не более 50 светильников с люминесцентными лампами;

- групповые линии целесообразно выполнять однофазными в жилых, административных и бытовых помещениях небольшой площади или освещаемых лампами накаливания мощностью до 200 Вт, а также в помещениях с малым числом 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 - не более 63 А;

- светильники дежурного и аварийного освещения объединяют в отдельные самостоятельные группы: аварийная группа либо от отдельного источника питания, либо непосредственно от ввода в здание; дежурная группа от системы общего освещения;

Мощность розетки принимают равной или мощности подключаемого токоприемника, или 500 Вт. На плане объекта наряду со светильниками наносят групповые и питающие щитки, выключатели, штепсельные розетки.

После этого токоприемники, выделенные в группы, соединяют групповыми линиями и для каждой группы составляют расчетную схему. В схеме указывают длины участков от щитка до разветвлений и между токоприемниками, а также мощности токоприемников.

Рисунок 4.1.2 Расчетная схема осветительной нагрузки

4.1.4 Расчет площади сечения проводов осветительной сети

Расчет и выбор сечения проводов осветительной сети обеспечивают: 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.

Определим значение моментов нагрузки по формуле



, (4.1.48)

где - мощность на i участке сети, кВт;

- расстояние от щита до центра нагрузки, до точки ответвления или до самой удаленной от щита точки с наибольшей мощностью, м, принимаем в масштабе по плану расположения осветительного оборудования.

(кВтм)

Аналогично рассчитываем другие моменты нагрузки.

(кВтм)

(кВтм)

Определим площадь сечения провода по допустимому нагреву на первом участке. Рассчитаем ток:

, (4.1.49)

где - фазное напряжение сети, кВ

(А)

Выбираем провод и его сечение по условию

, (4.1.50)

где - допустимый ток для выбранной площади сечения провода, А

Выбираем провод ВВГ 3х1,5 мм²

Определим потерю напряжения на первом участке

, (4.1.51)

где с - постоянная сети, зависящая от ее напряжения, материала проводов, определяем по справочным таблица [5];

- площадь сечения провода на первом участке, мм²

Определим площадь сечения провода по допустимому нагреву на десятом участке. Рассчитаем ток:

, (4.1.52)

(А)

Выбираем площадь сечения кабеля по условию

, (4.1.53)

(А)

Выбираем ВВГ 3х1,5 мм²

Определим потерю напряжения на девятом участке

, (4.1.54)

Определим площадь сечения провода на тринадцатом участке. Рассчитаем ток:

, (4.1.55)

(А)

Выбираем площадь сечения кабеля по условию

, (4.1.56)

(А)

Выбираем СИП 4х95 мм², т.к. этот провод является вводным в здание и на него приходится и силовая нагрузка.

Определим потерю напряжения на одиннадцатом участке

, (4.1.57)

Определим суммарную потерю напряжения

, (4.1.58)

Проверим выбранные сечения по механической прочности. Провод на первом участке, и провод на десятом участке прокладываем в ПВХ, по условию механической прочности при прокладке в трубах, требуется сечение не менее 1,5 мм² для медного кабеля, поэтому выбранное сечение 1,5 мм² удовлетворяет условию прокладки. Провод на тринадцатом участке прокладываем в воздухе, поэтому сечение должно быть не менее 16 мм². Условие выполняется.

Аналогично рассчитываем площади сечений проводов и кабелей других групп. Результаты расчетов сводим в таблицу 4.1.4

Таблица 4.1.4 Результаты расчетов

Участок	Мощ-ть на участке, кВт	Расстояние до нагрузки, м	Момент нагрузки, кВтм	Ток нагрузки, А	Длительно допустимый ток, А	Марка и сечение провода или кабеля, мм2	Потеря напряжения, %
1	0,339	35	13,965	1,814	17,0	ВВГ 3х1,5	0,129
2	2,5	13	32,5	3,788	17,0	ВВГ 3х1,5	0,301
3	0,126	40	5,04	0,191	17,0	ВВГ 3х1,5	0,047
4	0,567	10	5,67	0,859	17,0	ВВГ 3х1,5	0,053
5	2	15	30	3,03	17,0	ВВГ 3х1,5	0,278
6	0,217	24	5,208	0,329	17,0	ВВГ 3х1,5	0,048
7	0,446	35	15,61	0,676	17,0	ВВГ 3х1,5	0,145
8	2	13	26	3,03	17,0	ВВГ 3х1,5	0,241
9	0,126	40	5,04	0,191	17,0	ВВГ 3х1,5	0,047
10	3,025	37	111,925	4,583	17,0	ВВГ 3х1,5	1,036
11	2,784	20	55,68	4,218	17,0	ВВГ 3х1,5	0,516
12	2,572	37	95,164	3,897	17,0	ВВГ 3х1,5	0,881
13	8,381	25	209,525	12,698	255	СИП 4х95	0,05

4.1.5 Выбор осветительных щитов и защитных аппаратов

Осветительные щитки выбирают по условиям окружающей среды, в которой им предстоит работать; конструктивному исполнению в зависимости от схемы и числа отходящих линий; аппаратуре управления и защиты, установленной в щитке.

Выбираем 3 щита освещения типа ОЩ-6 и приступаем к расчету и выбору пускозащитной аппаратуры. ВРУ выберем после расчетов по силовой сети.

Выбор автоматических выключателей производим по [7].

Номинальный ток срабатывания по тепловому расцепителю

(4.1.59)

где - ток аппарата защиты, А;

- расчетный ток защищаемой группы, А;

- отношение номинального тока уставки теплового расцепителя к рабочему току линии. Для ламп накаливания и люминесцентных ламп

Ток срабатывания электромагнитных расцепителей автоматических выключателей должен быть

(4.1.60)

где - ток срабатывания отсечки, А;

- отношение номинального тока уставки электромагнитного расцепителя к рабочему току линии. Для ламп накаливания и люминесцентных ламп

Характеристика автоматического выключателя зависит от соотношения

(4.1.61)

Если , то характеристика «B», если , то характеристика «C», если , то характеристика «D» или «K».

Для первой группы:

А

А

- ближе к 3, значит характеристика «В».

Выбираем ВА 47-29В-140010-16А У3.

Для десятой группы:

А

А

- ближе к 3, значит характеристика «В».

Выбираем ВА 47-29В-140010-16А У3.

Остальные автоматы выбираем аналогично, результаты представим в виде таблицы 4.1.5

Таблица 4.1.5 Результаты выбора автоматов

Номер группы	Расчетный ток группы, А	Ток расцепителя, А	Тип автомата
2	3,788	16	ВА 47-29В-140010-16А У3
3	0,191	16	ВА 47-29В-140010-16А У3
4	0,859	16	ВА 47-29В-140010-16А У3
5	3,03	16	ВА 47-29В-140010-16А У3
6	0,329	16	ВА 47-29В-140010-16А У3
7	0,676	16	ВА 47-29В-140010-16А У3
8	3,03	16	ВА 47-29В-140010-16А У3
9	0,191	16	ВА 47-29В-140010-16А У3
11	4,218	16	ВА 47-29В-140010-16А У3
12	3,897	16	ВА 47-29В-140010-16А У3

Для тринадцатой группы (вводной автоматический выключатель) выполним при расчете полной нагрузки

4.2 Силовая сеть

4.2.1 Выбор сечений проводников

Расчет сечений проводников ведем по длительно допустимому току.

Сечение для вводного провода выбираем из условия



, (4.2.62)

где - длительно допустимый табличный ток;

- максимальный рабочий ток.

, (4.2.63)

где - расчетный ток нагрузки;

- поправочный коэффициент на температуру [8];

- поправочный коэффициент на наличие близлежащих проводов [8];

- поправочный коэффициент в зависимости от удельного сопротивления земли [8];

- поправочный коэффициент на количество работающих кабелей, лежащих рядом в земле (в трубах или без труб) [8].

А

Для провода СИП 4х95 мм²: А

Аналогично проводим расчеты для других силовых установок и сводим в таблицу 4.2.6.

Таблица 4.2.6 Выбор сечений проводников.

Наименование установки	Расчетный ток, А	Марка и сечение проводника, мм2	Длительно допустимый ток, А
СФОЦ-60/0,5	133,197	ВВГ 4х50	150
Вентилятор ВЦ4-75-4	4,711	ВВГ 4х1,5	16
Навозоуборочный транспортер ТСН-3,0Б	5,577	ВВГ 4х1,5	16



4.2.2 Выбор аппаратов защиты силовой сети

Произведем расчет и выбор вводного автоматического выключателя по методике, изложенной в [7].

Номинальный ток срабатывания по тепловому расцепителю

(4.2.64)

где - ток аппарата защиты, А;

- расчетный ток защищаемой группы, А;

- отношение номинального тока уставки теплового расцепителя к рабочему току линии. Для смешанной нагрузки

Ток срабатывания электромагнитных расцепителей автоматических выключателей должен быть

(4.2.65)

где - пиковый ток А;

- отношение номинального тока уставки электромагнитного расцепителя к рабочему току линии. Для смешанной нагрузки

, (4.2.66)

где - коэффициент срабатывания защиты. Для смешанной нагрузки .

А

А

А



Выбираем ВА 55-41-344730 1000А /3п/, 660В, 33кА.

Аналогично рассчитываем аппараты защиты для остального оборудования и сводим в таблицу 4.2.7.

Таблица 4.2.7 Результаты выбора автоматических выключателей

Наименование оборудования	Расчетный ток оборудования, А	Ток расцепителя, А	Тип автомата
СФОЦ-60/0,5	133,197	500	ВА 57-39В-340010-500А У3
Вентилятор ВЦ4-75-4	4,711	16	ВА 47-29В-340010-16А У3
Навозоуборочный транспортер ТСН-3,0Б	5,577	20	ВА 47-29В-340010-20А У3

4.2.3 Выбор силовых щитов

Для левой стороны свинарника маточника выбираем ЩС-150-3-54УХЛ4, в котором будут располагаться один ВА 57-39В-340010-500А У3 для защиты и управления СФОЦ-60/0,5 и один ВА 47-29В-340010-16А У3 для защиты и управления вентилятора ВЦ4-75-4.

Для правой стороны свинарника маточника выбираем ЩС-150-3-54УХЛ4, в котором будут располагаться один ВА 57-39В-340010-500А У3 для защиты и управления СФОЦ-60/0,5, один ВА 47-29В-340010-16А У3 для защиты и управления вентилятора ВЦ4-75-4 и два ВА 47-29В-340010-20А У3 для защиты и управления навозоуборочным транспортером ТСН-3,0Б.



5. Построение суточного графика нагрузок и проверка трансформатора

Суточный график строится на основе потребления мощности за определенный промежуток времени.

Таблица 5.8 - Сводная таблица электроприемников.

№	Приёмник	P, кВт	Q, кВар	S, кВA	cos, о.е.	kз, о.е.
1	СФОЦ 60/0,5 с вентиляторами ВЦ4-75	128,8	76,4254319	149,7674419	0,86	1
2	Вентиляция с вентиляторави ВЦ4-75	4,4	2,61080668	5,11627907	0,86	1
3	Навозоуборочный транспортер ТСН-3,0Б	4,4	2,61080668	5,11627907	0,86	1
4	Освещение основное	7,912	0	7,912	1	1
5	Дежурное освещение	0,469	0	0,469	1	1

Рисунок 5.3 Суточный график нагрузок (диаграмма Ганта)

Рисунок 5.4 Суточный график потребления полной мощности

Рисунок 5.5 Суточный график потребления активной мощности

Рисунок 5.6 Суточный график потребления реактивной мощности

Установленный в КХ «Ярыженское» трансформатор ТМ 400/10 устраивает нас т.к. 400?145,512 кВА и перерасчет трансформатора проводить не будем.



6. Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов КЗ выполним по методике, изложенной [8] на примере СФОЦ 60/0,5

Расстояние от источника эл. энергии (ТП) до электроприемника:

l₁ = 25 м провод СИП 4 х 95;

l₂ = 45 м кабель ВВГ 4 х 50;

l₃ = 5 м кабель ВВГ 5 х 50.

Рисунок 6.7 Расчетная схема

Рисунок 6.8 Схема замещения

Параметры расчетной схемы:

1. Система (Е): .

2. Трансформатор: ТМ-400/10, схема соединения обмоток Д/Yo.

.

Сопротивление трансформатора, приведенные к :

(6.67)

(6.68)

3. Воздушная линия СИП 4х95. l=25 м

4. Автоматический выключатель АВ1 (ВА 55-41): I_н=1000 А.

5. Кабельная линия : ВВГ 4 х 50. l=45 м

6. Автоматический выключатель АВ2: ВА (57-39), I_н=500 А.



7. Кабельная линия : ВВГ 4 х 50. l=5 м

Расчет параметров схемы замещения:

1. Система

Сопротивление системы учитывается индуктивным сопротивлением в схеме замещения прямой последовательности:

(6.69)

2. Трансформатор

Для трансформатора со схемой соединения обмоток Д/Yо активные и индуктивные сопротивления обмоток одинаковы для всех трех последовательностей:

3. Воздушная линия

Сопротивления провода определяем по известным удельным сопротивлениям и его длине

4. Автоматический выключатель ВА 57 - 41, I_н = 1000 А.

5. Кабельная линия : ВВГ 4 х 50. l=5 м

6. Автоматический выключатель ВА 57-39, I_н = 500 А.

7. Кабельная линия : ВВГ 4 х 50. l=5 м

Расчет токов короткого замыкания для точки К1.

1. Ток трехфазного металлического КЗ.

Ток металлического трехфазного КЗ определим по формуле



По схеме замещения прямой последовательности суммарные сопротивления и определяем арифметическим суммированием сопротивлений до точки КЗ

Произведем расчет:

Расчет дугового трехфазного КЗ выполняем в следующем порядке:

1. Определяем значение снижающих коэффициентов для начального момента КЗ (К_с1) и для установившего КЗ (К_с2) [8].

При К_с1=078, К_с2=0,72

2. Ток трехфазного дугового КЗ определим по формуле:

(6.73)

(сек)

(сек)

Ударный ток КЗ определим по формуле:

(6.74)

Зная отношения R/X, определим по характеристике приведенной на рисунке 1.9.1 [9] определим

Тогда:

2. Двухфазное КЗ

Ток двухфазного металлического КЗ определим по формуле:

Ток двухфазного металлического КЗ:

Дуговое двухфазное КЗ:

Для К_с1=0,78, К_с2=0,72

Тогда:



(сек)

(сек)

3. Однофазное КЗ

Ток металлического однофазного КЗ определим по формуле:

Полное суммарное сопротивление цепи до точки К1 при однофазном КЗ определим по формуле:

Предварительно определяем суммарные активное и индуктивное сопротивление нулевой последовательности до точки К1:

Определяем ток однофазного металлического КЗ:

Расчет дугового однофазного КЗ:

Для К_с1=0,78, К_с2=0,72

Тогда:

(сек)

(сек)

По этой же методике рассчитываем токи КЗ в точке К2, при том, что у линии 3 и автомата 2 сопротивления равны нулю. результаты сводим в таблицу 6.9.

Таблица 6.9 Расчет токов КЗ

Результаты расчетов токов КЗ
Виды КЗ	Трехфазное КЗ	Двухфазное КЗ	Однофазное КЗ
	Iкм, кА	Iкд нач, кА	Iкд уст, кА	Iуд , кА	Iкм, кА	Iкд нач, кА	Iкд уст, кА	Iкм, кА	Iкд нач, кА	Iкд уст, кА
Точки КЗ
СФОЦ 60/0,5	К1	55,167	4,03	3,72	7,307	04,474	3,49	33,222	3,776	02,945	22,719
	К2	15,414	14,223	33,898	7,657	4,689	3,657	3,376	3,862	3,013	2,781
Вентиляция с вентиляторави ВЦ4-75	К1	3,49	22,722	22,513	44,935	33,022	22,357	22,176	33,064	02,39	02,206
	К2	4,578	33,571	33,296	66,474	13,964	13,092	12,854	13,554	12,772	12,559
Навозоуборочный транспортер ТСН-3,0Б	К1	2,792	2,178	02,01	13,949	22,418	01,886	11,741	22,682	02,092	01,931
	К2	4,578	3,571	13,296	26,474	13,964	13,092	12,854	13,554	12,772	12,559
Осветительная сеть	К1	1,359	1,06	0,979	11,922	01,177	00,918	00,848	01,615	01,259	01,163
	К2	4,477	3,942	3,223	26,331	13,887	13,024	12,791	13,513	12,74	12,529

После расчетов токов КЗ проверяем коммутационное оборудование на отключающую способность по максимальному току и на чувствительность по минимальному.

Перед СФОЦ 60/0,5 установлен автоматический выключатель ВА 57-39 с I_н = 500 А, I_с.о.= , ПКС 10 кА.

Из таблицы видно, что минимальный ток КЗ равен 2,719 кА, т.е. отсечка автоматического выключателя сработает. Максимальный ток КЗ равен 7,657 кА, что удовлетворяет коммутационной способности автоматического выключателя.



Библиографический список

1. Захаров А. А. Применение теплоты в сельском хозяйстве. - М. Агропромиздат, 1986 г.

2. Савчук В.Н., Юдаев И.В. Проект электрокалориферной установки для отопительно-вентиляционной системы животноводческого помещение; методические указание сост.: В. Н. Савчук, И. В. Юдаев; 1991 г.

3. Кацман М. М. Справочник по электрическим машинам. - М.; Академия, 2005. - 480 с.: ил. - (Учеб. пособие для студ. образоват. учреждений сред. проф. образования).

4. Жилинский, Ю.М., Кумин, В.Д. Электрическое освещение и облучение. - М.: Колос, 1982-197с.

5. Кнорринг Г.М. Справочная книга для проектирования электрического освещения. - Л.: Энергия, 1992.-587с.

6. Баев В. И. Практикум по электрическому освещению и облучению. - М.: Агропромиздат, 1996.

7. ГОСТ Р 50571 - 95 Электроустановки зданий

8. ГОСТ 28249-93 Короткие замыкания в электроустановках.

9. Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения. - М.: ФОРУМ: ИНФРА-М, 2005. - 214 с.

Размещено на Allbest.ru

...