Оглавление

Задание . 3

Введение . 4

Выбор рационального привода . 5

Технологическая характеристика . 5

Расчет требуемой подачи и давления вентилятора . 6

Выбор вентилятора и подогрев пола

. 9

Тип . 9

Внутренний диаметр выходного патрубка (типоразмер) 9

Масса . 10

Скорость вращения . 10

КПД вентилятора . 10

Выбор электродвигателя . 10

Кинематическая характеристика . 11

Механическая характеристика . 12

Инерционная характеристика . 13

Аппаратура управления и защиты .. 15

Автоматизация вентиляционных установок . 15

Защита линии от токов короткого замыкания и перегрузки . 16

Приложения . 19

Приложение №1 . 19

Приложение №2 . 19

Приложение №3 . 20

Приложение №4 . 21

Приложение №5 . 21

Приложение №6 . 21

Приложение №7 . 21

Приложение №8 . 27

Приложение №9 . 27

Приложение №10 . 29

Приложение №11 . 30

Приложение №12 . 30

Приложение №13 . 31

Приложение №14 . 31

Приложение №15 . 32

Литература . 33

Выбор рационального привода

Основная задача проектирование рационального электропривода состоит в том, чтобы наиболее правильно сочетать свойства всех его элементов со свойствами рабочей машины и технологического процесса, выполняемого машинным устройством.

Свойства технологического процесса и рабочей машины, значение которых необходимо для проектирования электропривода, описываются приводными характеристиками машин: технологической, кинематической, энергетической, механической, нагрузочной, инерционной.

Технологическая характеристика

Цель вентиляционной установки ¾ поддержание параметров микроклимата на уровне зоотехнических и санитарно-гигиенических норм. Под микроклиматом в птицеводческом помещении понимается совокупность физических и химических факторов сформировавшейся внутри них воздушной среды. К важнейшим параметрам относятся: температура и относительная влажность воздуха, скорость его движения, его состав, наличие взвешенных частиц. В процессе жизнедеятельности птицы в воздушную среду выделяются избытки тепла, влаги, углекислого газа и других соединений, но в меньших количествах. Эти избытки смешиваясь с воздухом образуют нежелательные или даже вредные концентрации соответствующих веществ. Одновременно с этим вентиляционная установка за счет разности парциальных давлений внутри и снаружи воздуховодов создает вынужденное движение воздуха, в результате которого происходит удаление загрязненного воздуха, одновременно с этим из-за создавшегося разряжения происходит подсос воздуха из существующих не плотностей и специальных вентиляционных просветов. Загрязненный воздух перемещается внутри специальных конструкций ¾ воздуховодов. Таким образом происходит процесс воздухообмена, кратность которого зависит от того на сколько те или иные параметры воздуха в данный момент отличается от заданных нормами. Разность парциальных давлений создается механическим способом ¾ осевым вентилятором (ВО), приводимым во вращение электродвигателем. Электродвигатель защитного обдуваемого исполнения непосредственно соединенный с валом осевого вентилятора. Для изменения кратности воздухообмена необходимо менять скорость вращения вентилятора а, следовательно, и электродвигателя. Изменять скорость вращения можно следующими способами: 1) применение многоскоростного электродвигателя ¾ не рационально т.к. требуется изменять скорость в широких пределах (1:5 по заданию), а это в свою очередь ведет увеличению стоимости двигателя, его габаритов, веса, усложнению монтажа и т.д.; 2) применение двигателя с фазным ротором ¾ тоже; 3) использование разнообразных частотных преобразователей ¾ перспективно, но в настоящий момент очень дорого; 4) изменять напряжение питания двигателя, что воплотить можно как с использованием автотрансформаторов (дорого), так и с помощью тиристорных регуляторов напряжения, ¾ на мой взгляд, оптимальный вариант. Мощность электродвигателя, тип вентилятора, сечение воздуховодов будут определены дальнейшими расчетами.

Рис. №1. Технологическая характеристика

1 ― вентилятор типа ОВ; 2 ― удаляемый воздух; 3 ― направление движения удаляемого воздуха внутри вытяжных каналов; 4 ― вытяжные каналы.

Расчет требуемой подачи и давления вентилятора при подогреве пола.

Тип и количество вентиляторов определяется исходя из необходимой суммарной производительности вентиляционной установки. За расчетную производительность системы вентиляции принимается максимально возможный необходимый расход воздуха по условиям удаления влаги, тепла, углекислоты.

Вентиляционная норма (м ³ /ч):

L _н = L _ж / ( l _д – l _в ),

где L _ж ― количество вредных примесей, выделяемых животными м ³ /ч (л/ч, г/ч) [Приложение №1]; l _д ― допустимое по нормам количество вредных примесей, отн. ед. (л/м ³ ) [Приложение №2]; l _в ― количество вредных примесей в наружном воздухе, отн. ед. (л/м ³ )[задание].

По выделению углекислого газа:

L _ж = 0,86 л/ч; l _д = 2,5 л/м ³ (0,25%); l _в = 0,3 л/м ³ (0,03%); тогда L _н = 0,86 / (2,5 – 0,3) = 0, 39 м ³ /ч.

По выделению влаги:

L _ж = 0,92 г/ч; l _д = 75 % (12г/м ³ )*; l _в = 70 % (10,2г/м ³ )*; тогда L _н = 0,92 / (12 – 10,2) = 0,51 м ³ /ч.

* ― по диаграмме i – d (энтальпия ― влагосодержание) [ Приложение №3 ]

По избытку теплоты в помещении:

,

где Q ― количество теплоты выделяемое одной птицей в единицу времени кДж/ч [Приложение №1]; с ― теплоемкость воздуха кДж/(м ³ × ° С); ― разность температур воздуха снаружи и внутри помещения ° C (К); k ― коэффициент запаса, учитывающий тепловыделение экскрементов, освещения и другого технологического оборудования.

Q = 0,0216 кДж/ч; k = 1,3; с = 1,282 кДж/(м ³ × ° C ); = 20 – 21,1 =1,1 ° C тогда = 0,02 м ³ /ч.

Дальнейшие расчеты будем вести по наибольшей полученной норме, т.е. по избытку выделяемой влаги в помещении L _ж = 0, 51 м ³ /ч.

Подачу вентилятора L определим по вентиляционной норме L _н = 0,51 и числу животных k _г = 5000 шт. в помещении (м ³ \ч):

L = 5000 × 0,51 = 2550 м ³ /ч.

Для определения потребной мощности электродвигателя, приводящего в движение вентилятор помимо объемной подачи воздуха необходимо знать требуемое давление воздуха, при котором будет осуществляться его подача (вытяжка). Требуемое давление (Па), в свою очередь, определяется:

Р _ТР = 1,05 × (Р _Л + Р _М + Р _Min + Р _ВАК ),

где 1,05 ― запас на случаи возможного подсоса воздуха из технологических не плотностей в размере 5%; Р _Л ― линейные потери в трубопроводе, Па; Р _М ― местные потери в трубопроводе, Па; Р _Min ― минимально необходимое давление воздуха для поддержания заданной скорости движения (200 Па); Р _ВАК ― возможное вакуумметрическое давление внутри животноводческого помещения, Па.

Наметим в качестве материала воздуховода листовую сталь (жесть) как наиболее пластичный и недорогой материал. С учетом этого линейные потери в трубопроводе, Па:

Р _Л = 64,8 ×× L _В ,

где ― скорость движения воздуха в трубопроводе, м/с [Приложение №4], ― плотность воздуха при температуре Т (минимальная температура внутри помещения, фактически ― рекомендуемая для данного вида животного), кг/м ³ ; ― диаметр трубопровода, или, в случае прямоугольного его сечения ― _Э эквивалентный диаметр, мм; L _В ― длина воздуховода, мм.

Выбор скорости воздуха внутри воздуховодов обусловлен следующими факторами:

- Высшая скорость движения воздуха соответствует меньшему сечению воздуховодов и как следствие меньшему занимаемому ими объему, меньшей металлоемкости, весу, более простому их креплению и монтажу и в конечном итоге меньшим затратам;

- Высшей скорости движения соответствует высший уровень создаваемого системой вентиляции шума, что неблагоприятно сказывается как на обслуживающем персонале, так и на животных;

- Высокая скорость движения воздуха требует применения эффективных рассредоточивающих воздушный поток насадок, для того чтобы избежать появления высоких ламинарных скоростей внутри помещения (сквозняков), которые в свою очередь вызывают появление разнообразных простудных заболеваний у животных, нередки случаи обезвоживания организма лиц обслуживающего персонала. Рекомендуемая скорость движения воздуха внутри птицеводческих помещений составляет 0,1-1,2 м/с;

- Малая скорость движения воздуха затрудняет очистку помещений от пыли, влаги и вредных микроорганизмов;

- Чем выше скорость движения воздуха, тем большее сопротивление оказывает воздуховод проходящему воздуху, следовательно, требуется установка более мощного двигателя для привода вентилятора, а это в свою очередь меньший КПД, бόльшие капиталовложения ― меньшая эффективность всей системы в целом.

С точки зрения этих позиций оптимальной скоростью движения воздуха внутри воздуховодов птицеводческой фермы является 1―5 м/с. В промышленных вентиляционных установках при запыленном воздухе такие низкие значения скорости недостаточны, так как частицы мелкой пыли налипают на стенки воздуховодов, повышая сопротивление сети и тем самым нарушают ее работу. Поэтому в особо пыльных помещениях с протяженными горизонтальными участками воздуховодов (100 м и более) рекомендуемыми скоростями являются 16―18 м/с.

Принимаем = 4 м/с.

Плотность воздуха определяется следующим образом:

= ,

где ― удельная плотность воздуха равная 1,29 кг/м ³ , = ― коэффициент учитывающий относительное увеличение объема воздуха при нагревании его на 1 ° C , Т ― температура воздуха ° C .

При Т = 21,1 ° C = = 1,20 кг/м ³ .

Для определения найдем сначала ориентировочную суммарную площадь вытяжных каналов S _общ м ² :

S _общ = = = 0,18 м ² .

Т. к. намечаем использование воздуховода круглого сечения, определим его диаметр:

D = = = 0,48 м.

Принимаем ближайший стандартный воздуховод ― 500 мм (0,196 м ² ) [Приложение №5].

Уточним скорость:

= = = 3,9 м/с.

Длина воздуховода составляет (самой удаленной точки А) L _В = 87 м.

Тогда линейные потери в трубопроводе:

Р _Л = 64,8 ×× L _В = 64,8 ×× 87 = 23 Па.

Следует отметить, что линейные потери величиной 23 Па в воздуховоде длиной 87 м очень маленькая величена. Это вызвано большим сечением воздуховода. Здесь следовало бы произвести пересчет, увеличив скорость движения воздуха и тем самым, уменьшив диаметр воздуховода, но т.к. данная курсовая работа имеет скорее иллюстративный характер, нежели какую-либо практическую ценность, то остановимся на полученных величинах.

Минимально необходимое давление воздуха для поддержания заданной скорости движения Р _Min = 200 Па.

Вакуумметрическое давление может возникнуть в случае недостатка приточного воздуха. Например, в случаи отсутствия или нехватки мощности приточной вентиляции при значительной герметизации животноводческого помещения. В общем случае, как показывает практика [5] оно не превышает величены 50 Па, поэтому Р _ВАК = 50 Па.

Определим местные потери, Па:

Р _М = ,

где ― коэффициент местного сопротивления [Приложение №6]; ― плотность воздуха при данной температуре, кг/м ³ ; ― скорость движения воздуха, м/с.

На участке от входного дефлектора (точка А) до вытяжного патрубка с зонтом имеются следующие местные сопротивления и соответствующие им коэффициенты местного сопротивления:

1. Дефлектор входной = 2 ― 1 шт.;

2. Колено круглого поперечного сечения = 1,1 ― 10 шт.;

3. Тройник = 0,6 ― 3 шт.;

4. Фильтр сетчатый = 4 ― 2 шт.;

5. Внезапное сужение воздуховода = 0,47 ― 2 шт.;

6. Зонт = 1,6 ― 1 шт.

Тогда

= 2 + 1,1 × 10 + 0,6 × 3 + 4 × 2 + 0,47 × 2 + 1,6 = 25,3;

Р _М = = = 231 Па;

Р _ТР = 1,05 × (Р _Л + Р _М + Р _Min + Р _ВАК ) = 1,05 × (23 + 200 + 231 + 50) = 529 Па.

Выбор вентилятора

Тип

Тип вентилятора определен заданием ― ВО (вентилятор осевой). Следует отметить, что для данного типа вентилятора характерны большие подачи при малых давлениях с несколько повышенным уровнем шума по сравнению с другими типами вентиляторов.

Внутренний диаметр выходного патрубка (типоразмер)

Критериями выбора типоразмера вентилятора являются, во-первых, наличие свободного места под его установку, во-вторых, разница в диаметрах у выходного патрубка вентилятора и воздуховодов должна быть минимальна т.к. в противном случае сам вентилятор становится значительным местным сопротивлением и, в-третьих, как правило, больший размер вентилятора соответствует большему уровню шума.

В данном случае в наличии свободного пространства проблем нет, к уровню шума повышенных требований на предъявляется, воздуховоды имеют довольно большое сечение ( S _общ = 0,196 м ² , D = 0,48 м), целесообразно остановиться на полноразмерном для данных подач типоразмере в 400 мм.

Масса

Ни как не нормируется. Однако следует учесть что при весе до 50 кг монтаж допускается производить вручную, свыше 50 кг ― с применением специальных средств.

Скорость вращения

Определяется аэродинамическими характеристиками конкретного вентилятора. Однако, следует учесть что потребная для вращения крыльчатки мощность N _ТР ~ n ³ , где n ― скорость вращения, поэтому при подборе электродвигателя с несколько большей частотой вращения от него потребуется значительно большая мощность.

КПД вентилятора

Очень важно правильно выбрать тот или иной вентилятор по так называемой зоне рационального использования. Т.е. для любого вентилятора существуют такие значения давления и подачи при которых его КПД максимален. А если за рациональный (приемлемый) КПД принять некоторый диапазон, скажем от 55% до максимального значения то совокупность значений давлений и подач как раз и образуют зону рационального использования.

Теперь, когда мы определились с вышеперечисленными характеристиками по известным параметрам Р _ТР и L с помощью графиков аэродинамических характеристик [Приложение №7] подберем вентилятор. Для этого сравним все имеющиеся варианты и выберем тот, который удовлетворял бы нас по своим габаритным размерам, частоте вращения и обладающий максимальным КПД из всех существующих вариантов.

Выбираем вентилятор типа ВО марки СВМ – 4М со следующими характеристиками:

- Внутренний диаметр выходного патрубка ― 400 мм;

- Объемный расход воздуха ― 6300 м ³ /ч;

- Давление, не мение ― 850 Па;

- КПД, не менее ― 57 %;

- Максимальная мощность устанавливаемого двигателя ―2,2 кВт;

- Масса ― 46 кг.

Исходя из аэродинамических характеристик, вентилятор СВМ – 4М обеспечивает требуемые характеристики ― давление 529 Па при подаче ~ 2750 м ³ /ч при частоте вращения крыльчатки ω _н = 2500 об/мин.

Мощность требуемая для привода вентилятора, кВт:

N _В = ,

где = 0,57 ― КПД вентилятора.

Тогда N _В = = 657 Вт.

Выбор электродвигателя

Потребная мощность электродвигателя:

N _Э = ,

где ― коэффициент запаса, зависящий от мощности () и типа вентилятора [Приложение №8]; ― КПД привода; ― КПД подшипников вентилятора [5].

Т.к. планируем вентилятор соединять с осью электродвигателя через муфту то = 0,98 %; КПД пары подшипников качения 2 × 0,98 % = 0,96 %; для осевого вентилятора = 1,1. Тогда

N _Э = = = 768 Вт.

Тип электродвигателя ― асинхронный с короткозамкнутым ротором, как наиболее дешевый из своего класса. На сегодняшний день наиболее рационально использовать электродвигатели второй единой серии А2 и АО2. По способу механической защиты ― закрытый обдуваемого исполнения (АО2).

Для обеспечения условия регулирование частоты вращения двигателей с диапазоном 1 : 5 необходимо применять электродвигатели с повышенным скольжением [марки ― АОС2 (чугун) и АОЛС2 (алюминий)].

Учтя N _Э = 768 Вт и n = 2500 об/мин выберем электродвигатель [Приложение №9] АОЛС2-11-2 мощностью 800 Вт, синхронной частотой вращения 3000 об/мин, асинхронной ― 2815 об/мин, Cosφ = 0,86, КПД = 78%, кратность пусковых силы тока k _i = 7, момента ― m _n = 1,9, маховый момент ротора 0,005 кг·м ² .

Уменьшить скорость вращения представляется возможным за счет семы автоматики, которая и будет производить автоматическое регулирование.

Кинематическая характеристика

Вал электродвигателя жестко соединен с осью вентилятора, т.е. соединение не упругое с отсутствием всевозможных зазоров. Поэтому всю конструкцию можно представить как одно-массовое тело массой m , вращающееся с угловой скоростью w . В каждый момент времени разность тягового момента двигателя и момента сопративления приводит в движение машину. При М _м > М _с происходит пуск, разгон и переход сменьшей на большую скорость движения машины; при М _м < М _с происходит торможение, остановка и переход с большей на меньшую скорость движения машины; при М _м = М _с ¾ установившийся режим работы и покой машины.

Рис. №2. Кинематическая характеристика

М _с ¾ момент сопративления машины ( ~ n ³ ), М _м ¾ тяговый момент электродвигателя, w _м и w _д ¾ угловая скорость машины и двигателя соотвецтвенно ( w _м = w _д ).

Механическая характеристика

Механическая характеристика определяется уравнением:

М _св = М _о + (М _сн - М _о )·( n / n _н ) ² ,

Где М _св ¾ момент сопротивления вентилятора при частоте вращения n ; М _сн ¾ момент сопротивления вентилятора при номинальной частоте вращения n _н ; М _о ¾ момент сопротивления трения в подшипниках вентилятора.

Угловая скорость вращения вентилятора:

ω _н = = = 262 рад/с.

Номинальный момент сопротивления вентилятора определяется:

М _сн = N _В /ω _н = 657/262 = 2,51 н·м.

Момент сопротивления трения в подшипниках определим исходя из того что КПД пары подшипников качения составляет 0,96 %, тогда мощность затрачиваемая на преодоления этого трения составит 652·0,0096 = 6,3 Вт. Этой мощности соответствует момент:

М _о = 6,3/ω _н = 6,3/262 = 0,024 н·м.

Тогда уравнение механической характеристики примет вид:

М _св = 0,024 + (2,51 - 0,024)·( n /2500) ² ,

М _св = 0,024 + 2,486·( n /2500) ² . (1)

Для построения механической характеристики составим таблицу значений моментов сопротивлений для диапазона возможных скоростей ¾ 0 ~ 3000 об/мин:

Полученные значения наглядно отражает график механической характеристики рис. №3.

Рис. №3. Механическая характеристика

Из диаграммы видно что значительные моменты сопротивления возникают лишь при максимальных частотах вращения. Поэтому на пуск двигателя какого-либо значительного влияния статические моменты не оказывают.

Для оценки сложности момента пуска необходимо также учесть действие динамических тормозящих моментов ¾ моментов инерции.

Инерционная характеристика

Момент трогания (пуска) вентилятора незначительно превышает момент трения, поэтому нет необходимости проверки электродвигателя по условиям трогания. Однако необходимо убедиться в том что время пуска не превышает критического значения. Для электродвигателей серии АО2 при средней скорости нарастания температуры обмотки 7ºС/с, находящейся под пусковым током ¾ 15с.

Расчет проведем в упрощенной форме.

Момент инерции всей конструкции в целом определим как сумму махового момента ротора электродвигателя и осевого момента инерции крыльчатки вентилятора. Осевой момент инерции крыльчатки вентилятора приближенно может быть определен следующим образом:

J = ,

где m ¾ масса крыльчатки вентилятора (~ 20% от веса вентилятора, т.е. 46 · 20% = 9,2 кг), R ¾ (внутренний радиус выходного патрубка за вычетом радиального зазора, т.е. 200 – 10 = 190 мм). Тогда

J _к = = 0,027 кг·м ² .

И суммарный момент J = J _к + J _эл.дв =0,027 + 0,005 = 0,032 кг·м ² .

Кинетическая энергия которой обладает весь механизм на номинальной частоте вращения (2500 об/мин = 262 рад/с):

W к = J · = 0,032· = 1098 Дж.

Мощность которую развивает выбранный нами электродвигатель ¾ 800 Вт. Однако часть этой мощности будет расходоваться на преодоление тормозящего момента сопротивления М _св . Определим эту часть. Т.к. момент сопротивления вентилятора плавно изменяется от 0 до 2,51 Н·м (при n = 2500 об/мин), что наглядно видно из графика механической характеристики, то необходимо найти его приведенное (усредненное) значение. Для этого проинтегрируем уравнение механической характеристики (1):

M _пр = = = = = | ₂₅₀₀ = = 0,85 Н·м.

Т.е. постоянный во времени момент сопротивления 0,85 Н·м оказывает такое же действие что и изменяющийся во времени реальный момент сопротивления при изменении скорости от 0 до 2500 об/мин. Из диаграммы механической характеристики (1) величине 0,85 Н·м соответствует скорость 350 об/мин (36,7 рад/с), тогда потеря мощности из-за момента сопротивления составит:

Р _мс = M _пр · ω _пр = 0,85 · 36,7 = 31 Вт.

Тогда мощность участвующая в разгоне 800 – 31 =769 Вт. При такой мощности требуемую энергию 1098 Дж двигатель сообщит за:

t = 1098 / 769 = 1,43 с.

Следовательно, при критическом времени разгона 15 с, полученная величена 1,43 с нас полностью удовлетворяет.

Рис. № 4. Инерционная характеристика

Аппаратура управления и защиты

Автоматизация вентиляционных установок

Для автоматизации вентиляционных установок наиболее целесообразно использовать разработанные комплекты оборудования типа «Климат». Управление вентиляционными установками осуществляется по какому-либо параметру воздуха (в нашем случае по влажности) в помещениях путем его замены. Это одновременно обеспечивает нормированные значения других параметров (с подогревом воздуха в зимнее время). Для вытяжной вентиляции типа «Климат», состоящее из регулируемых по подаче воздуха осевых вентиляторов (ВО) и станции управления. ВО комплектуются специальными 3-х фазными асинхронными электродвигателями с повышенным скольжением, например АОЛС2 или АОС2, и др. Для данных электродвигателей характерно изменение в широких пределах частоты вращения ротора под нагрузкой («мягкая механическая характеристика») при изменении подаваемого на статор напряжения от 70 до 380 В.

Функциональная зависимость подачи вентиляторов от напряжения практически нелинейная и устанавливается в процессе опытов. В комплект оборудования «Климат» может входить до 24-х вентиляторов. Тип и число осевых вентиляторов, устанавливаемых в одном помещении, определяют в процессе воздухообмена.

Оборудование типа «Климат» комплектуется устройствами автоматического регулирования напряжения на зажимах электродвигателей вентиляторов: контактной станцией управления типа ШАП или бесконтактной тиристорной типа МК-ВАУЗ.

Контактная станция ШАП дополнительно требует специальный автотрансформатор, переключением ответвлений которого меняется напряжение на электродвигателях вентиляторов.

Более надежная в работе тиристорная схема регулирования напряжения представлена на рисунке №5.

Бесконтактная тиристорная схема управления микроклиматом серии МК‑ВАУЗ/у‑5000 обеспечивает автоматическое бесконтактное регулирование угловой скорости вытяжного вентилятора, изменением напряжения на двигателе от 80 до 340 В. Требуемая температура, влажность или загазованность по углекислому газу устанавливается задатчиком ЗДТ, ЗДВ или ЗДУ, соответственно. Датчик температуры ВТ применен типа ТСМ-5071, – влажности ВВ типа S, – углекислоты ВУ типа SCO ₂ . Возможно применение датчиков загазованности по аммиаку типа SNH ₃ . Для вертикально-фазового управления тиристорами изменяют напряжение смещения блокинг-генераторов, выполненных на двух германиевых транзисторах. В силовом блоке шесть тиристоров VS 1… VS 6 на 40 А шестого класса по обратному напряжению. Тиристоры защищаются быстродействующими предохранителями FU 1… FU 3 с плавкими вставками на 10 А. Ребристые радиаторы обеспечивают естественное охлаждение тиристоров. При увеличении температуры, влажности или загазованности по СО ₂ в помещении выше заданной формируется сигнал с нагрузки усилителя демодулятора УД, который уменьшает напряжение смещения блокинг-генераторов, вследствие чего возрастает выходное напряжение и угловая скорость вентилятора. Уменьшение контролируемого параметра до заданной нормы вызывает сигнал с нагрузки усилителя-демодулятора, который повышает напряжение смещения блокинг-генераторов, поэтому снижается напряжение и угловая скорость вентилятора до базовых значений. Дальнейшие снижение контролируемого параметра приведет к еще меньшей угловой скорости вентилятора.

Защита линии от токов короткого замыкания и перегрузки

3-х фазные потребители, защищаются в основном автоматическими выключателями (АВ). На сегодняшний день номенклатура имеющихся на рынке АВ самых разнообразных типов, марок, производителей очень широка [ Приложение №10 ]. Для защиты электропривода рассчитанной вентиляционной установки я применю АВ серии S230. Автоматические выключатели серии S230 предназначены для проведения тока в нормальном режиме и отключения тока при коротких замыканиях и перегрузках, а также для нечастых оперативных включениях и отключениях электрических цепей. Крепление на DIN-рейку. Технические характеристики: кол-во полюсов 4; номинальное напряжение 230/400В, 50Гц; номинальный ток расцепителей (In) 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63A; тип расцепителя тепловой и электромагнитный; тепловой расцепитель 1,13-1,45 Iн; электромагнитный расцепитель 5-10Iн (кривая отключения характеристика "С"); предельная коммутационная способность 4,5кА; габариты 70х85х74; вес 500гр.

Рассчитаем и выберем для потребителя требуемый провод и аппарат защиты.

Расчетный ток:

I _р. = = = 1,41 А.

Номинальный ток автоматического выключателя:

К _з — коэффициент защиты принимаемый 1,1-1,05

I _{ном АВ} ≥ К _з · I _{р. max} =1,1·1,41=1,6 А.

Выбираем АВ S234R ― 2 А.

Определим расчетный ток проводки:

К _св — коэф. связи принимаем равным 1,25 (регулировка уставки отсутствует, помещение взрывоопасное) [ Приложение №11 ]

I _{расч. пр.} ≥ I _{ном АВ} ·К _св =1,6·1,25=2 А.

Выберем сечение, материал, способ кладки провода [ Приложение №12 ]:

Применим медный 4-х жильный провод с поливинилхлоридной изоляцией марки ВВГ, t _допуст =70 ^о С, Удельное сопротивление (20 ^о С) ρ=0,01724 Ом·мм ² /м.

Определим сечение токоведущей жилы по допустимому нагреву, учтя прокладку провода в трубе, учтя что исходя из механической прочности прокладка медного провода сечением менее 1 мм ² недопустима [ Приложение №12 ]:

S =1 мм ² , I _доп =15 А,

тогда окончательно принимаем провод ВВГ 4x1.

Проверка аппаратуры защиты на надежность срабатывания:

Условие надежного срабатывания:

≥ n _{кз доп} ,

n _{кз доп} — кратность тока КЗ [Приложение №13], т. к. защита выполнена АВ и помещение приравнивается к взрывоопасному, то n _{кз доп} = 6.

Ток КЗ: =, где

— сопротивление обмотки трансформатора [Приложение №15] (400 кВА, «звезда-звезда с нулем») равно R _т = 0,00356 Ом, Х _т =0,01068 Ом, =0,01126 Ом;

— сопротивление подводящей линии [Приложение №14] (А70, 220 м) равно Z _пл =0,27568 Ом;

— сопротивление внутренней проводки составит g ри максимальной длине линии 60 м ( L =60 м)

≈= = 2.1 Ом.

Тогда == 143 А.

n _кз ==71 ≥ n _{кз доп} = 6 — выполняется.

Выбранный АВ надежно защитит линию от перегрузки и токов КЗ.

Для монтажа АВ S234R С2 выбираем пункт распределительный — ПР11А-3067-54У1. Пункты распределительные серии ПР 11А предназначены для распределения электроэнергии, защиты электрических установок напряжением до 660 В переменного тока частотой 50 и 60 Гц при перегрузках и коротких замыканиях, а также для нечастых (до 3-х включений в час) оперативных коммутаций электрических цепей и прямых пусков асинхронных двигателей.

Приложения

Приложение №1

Количество теплоты, углекислоты и водяных паров, выделяемых животными

Приложение №2

Характеристика среды внутри животноводческих помещений

Приложение №3

Диаграмма i – d (Энтальпия – влагосодержание)

Обозначения: I ¾ удельная энтальпия, кДж/кг сухого воздуха; d ¾ влагосодержание, г/кг сухого воздуха; t ¾ температура, º С; ¾ относительная влажность воздуха, %.

Приложение №4

Рекомендуемая скорость движения воздуха в воздуховоде

Приложение №5

Приложение №6

Коэффициенты местных сопротивлений воздуховодов венти­ ляционных систем

Приложение №7

Разнообразные конструкции вентиляторов

Осевые

Серия осевых вентиляторов THGT с настраиваемым наклоном лопастей специально сконструирована и сертифицирована для вытяжки воздуха или дыма. Эта серия состоит из пяти номинальных типоразмеров с диаметрами 500, 630, 800, 100 и 1250 мм, соответственно.

Серия ТТТ осевых вентиляторов с ременным приводом для специальных систем вентиляции состоит из шести номинальных типоразмеров с диаметрами 450, 500, 560, 630, 710 и 800 мм, соответственно. Все модели комплектуются трехфазными электродвигателями с четырьмя (4) скоростями, и двумя (для моделей 450 -630) или тремя (для моделей 710 и 800) углами лопастей крыльчатки. Все электродвигатели размещены с внешней стороны корпуса вентилятора и имеют ременную передачу лопастей.

Вентиляторы осевые В-2,3-130

Основные технические данные вентиляторов:

Центробежные

Вентиляторы низкого давления радиальные ВЦ4-75

Вентиляторы среднего давления ВЦ 10-28

Основные технические данные вентиляторов:

Приложение №8

Значение коэффициента запаса

Приложение №9

Приложение №10

Автоматические выключатели

Приложение №11

Значение коэффициента k для расчета допустимого тока внутренних проводок

Приложение №12

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Приложение №13

Значение коэффициента кратности тока К.З. по отношению к номинальному току защитного элемента аппарата защиты от К.З.

Приложение №14

Полное сопротивление «фаза-ноль» четырех проводной ВЛ-0,4 кВ с неизолированными алюминиевыми проводами Ом/км

Приложение №15

Расчетные сопротивления силовых трансформаторов

Литература

1. Фоменков А.П. Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий. ― 2-е изд., перераб. и доп. ― М.: Колос, 1984г.

2. Мельников С.В. Технологическое оборудование животноводческих ферм и комплексов. ― 2-е издание переработанное и дополненное ― Л.: Агропромиздат. Ленингр. отделение, 1985г.

3. Р.А. Амерханов, А.С. Бессараб, Б.Х. Драганов, С.П. Рудобашта, Г.Г. Шишко. Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства./Под ред. Б.Х. Драганова. – М.: Колос-Пресс, 2002г.

4. Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов ― М.: КолосС, 2004г.

5. Веселов С.А., Веденьев В.Ф. Вентиляционные и аспирационные установки предприятий хлебопродуктов.―М.: КолосС, 2004г.

6. Электротехника. Справочник. Том 2. / В.Л. Лихачев. ― М.: СОЛОН-Пресс, 2005г.

7. Правила Устройства Электроустановок. Шестое издание, переработанное и дополненное, с изменениями. М.: Агропромиздат 2002г.