Размещено на http://www.allbest.ru/

Кафедра тракторов и автомобилей

Контрольная работа

по дисциплине: Электрификация и автоматизация сельскохозяйственного производства

1. Измерение основных электрических величин напряжения, тока, мощности, энергии

Для измерения тока применяются амперметры. Приборы, предназначенные для измерения небольших токов, имеют шкалу, проградуированную в миллиамперах (mА) или в микроамперах (мА) и называются миллиамперметрами или микроамперметрами. Если нужно измерить ток в каком-либо проводе, то надо разорвать провод и в место разрыва включить амперметр, миллиамперметр, микроамперметр. Тогда ток пройдет через прибор и будет измерен.

Включенный прибор должен быть рассчитан на ток, заведомо больший, чем измеряемый. Нельзя, например, включать миллиамперметр на 250 мА для измерения тока в несколько ампер, так как прибор будет испорчен. У многих приборов зажимы для включения имеют знаки «+» и «-» или один из них, и тогда включение нужно делать в соответствии с этими знаками, т.е. зажим «+» соединить с плюсом источника тока, а зажим «-» соединить с минусом. Иначе говоря, направление тока в амперметре должно быть от «+» к «-». Несоблюдение этого правила вызовет отклонение стрелки прибора в противоположную сторону, в результате чего она может погнуться.

Для измерения напряжения служит единица вольт. Кроме того, применяются: милливольт (мВ), т. е. тысячная доля вольта, и микровольт (мкВ), или миллионная доля вольта, а также киловольт (кВ), равный 1000 В, и мегавольт (MB), равный 106 В. По международной системе единиц вольт, милливольт, микровольт, киловольт и мегавольт обозначают V, mV, мV, kV и MV соответственно.

В осветительной электрической сети напряжение обычно составляет 220 В, а в линиях высокого напряжения оно достигает сотен киловольт. В антенне радиоприемника под действием радиоволн какой-либо дальней радиостанции создается напряжение, измеряемое несколькими микровольтами или долями микровольта.

Напряжение измеряют с помощью приборов, называемых вольтметрами.

При включении вольтметра цепь не разрывается, его подключают к тем двум точкам, между которыми необходимо измерить напряжение. На рис. 2 показано включение вольтметра для измерения напряжения между точками А и Б проводника, по которому протекает ток (такое включение называют параллельным).

При включении вольтметра надо соблюдать те же предосторожности, какие были указаны для амперметра. Нельзя, например, вольтметр со шкалой на 10 В включать для измерения неизвестного напряжения, которое может оказаться больше и испортит прибор. Следует также соблюдать правильную полярность включения прибора.

Работой электрического тока называют превращение его энергии в какую-либо другую энергию, например в тепловую, световую, механическую. В электротехнике принято оценивать работоспособность тока по его мощности, которая обозначается буквой Р.

Мощность определяется работой, совершаемой в одну секунду. Иначе можно сказать, что мощность есть расход электрической энергии в одну секунду.

Единицей измерения мощности является ватт (Вт), названный в честь английского изобретателя Д. Уатта.

По международной системе ватт обозначают W. Мощность, равная одному ватту, есть мощность тока в один ампер при напряжении в один вольт.

Чем больше напряжение и ток, тем больше мощность. Чтобы подсчитать мощность тока, нужно умножить напряжение в вольтах на ток в амперах.

Кроме основной единицы мощности -- ватта, часто применяют следующие единицы: киловатт (кВт), гектоватт (гВт), милливатт (мВт) и микроватт (мкВт), соответственно равные 1000 Вт, 100 Вт, 0,001 Вт и 0,000001 Вт. Международные обозначения этих единиц: kW, h\V, mW, µW.

Поскольку в радиоэлектронных устройствах ток часто измеряют в миллиамперах или даже в микроамперах, а напряжение -- в милливольтах, то полезно помнить, что, умножая миллиамперы на вольты, получаем мощность в милливаттах, при умножении микроампер на вольты получим мощность в микроваттах и умножение миллиампер на милливольты дает мощность в микроваттах.

Работа электрического тока или расход электрической энергии измеряется единицами, в которых за основу взяты единицы мощности, но при этом учитывается время прохождения тока. Мощность есть работа тока за одну секунду, а работа тока может осуществляться за любой промежуток времени, в течение которого проходит ток. Чем больше времени проходит ток, тем больше работа тока.

Основной единицей измерений работы тока является джоуль, названный в честь английского ученого Дж. Джоуля. Один джоуль -- это работа тока мощностью один ватт в течение одной секунды. Эта единица слишком мала, так как обычно ток проходит в течение продолжительного времени. Более крупной единицей является ватт-час (Вт·ч), равный работе тока мощностью один ватт в течение одного часа. Широко применяются еще более крупные единицы: гектоватт-час (гВт·ч) и киловатт-час (кВт·ч), соответственно равные 100 и 1000 Вт·ч.

Подсчет количества энергии, расходуемой на освещение или питание сетевого приемника, ведется в гектоватт-часах или киловатт-часах. Электросчетчики учитывают расход энергии именно в этих единицах. Не следует выражать электроэнергию в киловаттах и гектоваттах, т.е. в единицах мощности, так как работа и мощность не одно и то же.

Для расчета работы тока, т. е. расчет расхода электроэнергии нужно умножить мощность на время.

2. Понятие о коэффициенте мощности с.х. электроустановок. Зависимость коэффициента мощности от параметров и режима работы электроустановок. Способы повышения cos ц

Для создания магнитного поля асинхронных двигателей, трансформаторов, других электромагнитных аппаратов и устройств переменного тока необходим реактивный ток Iа, который отличается от активного Iа тем, что его изменение происходит с некоторым отставанием от напряжения (на 90° при векторном изображении). После векторного сложения активного и реактивного токов получается вектор полного тока I, образующий некоторый угол с вектором напряжения. Этот угол обычно обозначают буквой ср, при этом cosц=Ia/I. Коэффициент мощности соц указывает долю активного тока в общем токе и, следовательно, долю активной мощности в кажущейся мощности токоприемника.

Коэффициент мощности на практике определяют измеряя активную и реактивную мощность, а чаще -- измеряя активную и реактивную энергию при помощи соответствующих счетчиков.

При этом

, (1)

где Р -- активная мощность, Вт; Q -- реактивная мощность, вар.

Активная мощность трехфазного двигателя

.

Следовательно, полный ток

. (2)

Из уравнения (1) видно, что увеличение реактивной мощности Q или уменьшение активней Р при неизменной реактивной приводит к уменьшению cosц. Равенство (2) показывает, что при одной и той же передаваемой активной мощности полный ток увеличивается при снижении коэффициента мощности.

Увеличение полного тока приводит к необходимости увеличения площади сечения электрических проводов, мощности трансформаторов, повышению потерь энергии в них.

Повышение коэффициента мощности электрических установок предприятий -- это часть общей проблемы экономии электрической энергии и материалов. Асинхронные двигатели потребляют 65...75% реактивной мощности сети. Их cosц при номинальной нагрузке находится в пределах 0,7...0,9, снижаясь с уменьшением нагрузки до 0,3...0,4 при их холостом ходе. Это объясняется тем, что реактивная мощность, потребляемая асинхронным двигателем, примерно одна и та же как при нагрузке, так и без нее.

Реактивная мощность больше у тихоходных двигателей, так как они имеют большие размеры, и у двигателей с фазным ротором из-за большего воздушного зазора и больших размеров. Следует помнить, что значение воздушного зазора сильно влияет на cosц, поэтому обтачивать ротор при ремонте недопустимо. При увеличении напряжения реактивная мощность растет.

Для повышения коэффициента мощности целесообразно проводить следующие мероприятия: правильно выбирать электродвигатели по мощности; в приводах большой мощности применять синхронные двигатели или асинхронные с большой номинальной частотой вращения; полностью использовать технологическое оборудование, обеспечивая номинальную загрузку электродвигателей; двигатели, постоянно загруженные менее чем на 40 %, заменять двигателями меньшей мощности; устранять работу асинхронных двигателей на холостом ходу при помощи автоматических ограничителей; переключать в звезду незагруженные двигатели, обмотки которых соединены треугольником (такое возможно у двигателей с номинальным напряжением 660/380 В); следить за уровнем напряжения, не допускать длительного его увеличения выше номинального.

В тех случаях, когда этими средствами не удается повысить cosц до требуемого, на предприятиях предусматривают специальные установки для искусственного повышения средневзвешенного cosц, состоящие из батарей специальных конденсаторов и пускорегулирующей аппаратуры.

Повышение коэффициента мощности путем подключения конденсаторов основано на том, что электрическая емкость представляет собой источник реактивной мощности: реактивный ток компенсируется емкостным.

Применение компенсирующих установок связано с дополнительными затратами и обосновывается технико-экономическими расчетами.

Коэффициент мощности (cos ц) является одной из технических характеристик электрических двигателей.

Печи повышенной частоты питаются от вентильных преобразователей частоты, к которым подводится переменный ток напряжением 0,4 кВ. Индукционные печи имеют низкий коэффициент мощности: от 0,1 до 0,5.

Электрохимические и электролизные установки работают на постоянном токе, который получают от преобразовательных подстанций, выпрямляющих трехфазный переменный ток. Коэффициент мощности установок 0,8...0,9.

В период нерабочих пауз для предотвращения увлажнения изоляции электродвигателя, его можно включить в сеть через конденсаторы. За счет потерь в стали и в обмотке статора электродвигатель в период нерабочих пауз нагревается, его температура на 5--10° превышает температуру окружающей среды, что и препятствует проникновению влаги и агрессивных примесей внутрь изоляции электродвигателя. При таком подогреве электродвигателя улучшается коэффициент мощности электроустановки объекта в целом. При несколько завышенной (на 25--30%) мощности электродвигателя и подключении батареи конденсаторов к клеммам электродвигателя последний может не отключаться от сети в случае потери фазы и работать в режиме однофазного питания сохраняя непрерывность технологического процесса.

Установки электрического освещения с лампами накаливания, люминесцентными, дуговыми, ртутными, натриевыми, ксеноновыми лампами применяются на всех предприятиях для внутреннего и наружного освещения. В производственных цехах в настоящее время применяются преимущественно дуговые ртутные лампы высокого давления типов ДРЛ и ДРИ 220 В. Аварийное освещение, составляющее 10% общего, выполняется лампами накаливания. Коэффициент мощности светильников с индивидуальными конденсаторами 0,9...0,95, а без них - 0,6. Лишь лампы накаливания имеют коэффициент мощности 1,0.

Коэффициент мощности сушильных установок не менее 0,85, кВт.

Отношение активной мощности Р к полной S называют коэффициентом мощности cos ц. Он показывает, какую долю всей вырабатываемой источником мощности составляет активная мощность.

Коэффициент мощности характеризует потребление электроприемником реактивной мощности. Численно коэффициент мощности равен косинусу угла сдвига фаз между напряжением и током цепи данного электроприемника. Различают мгновенное и средневзвешенное значение коэффициента мощности. Мгновенное значение cos ц, определяется по фазометру или по формуле.

Очевидно, что чем больше соs ц, тем экономичней работает энергосистема, так как при одних и тех же значениях тока I и напряжения U источника можно получить большую активную мощность. Или при определенных значениях напряжения и мощности источника можно передавать активную энергию меньшим током, что снижает потери в линии электропередачи.

Одним из способов повышения соs ц является включение параллельно нагрузке R, L батареи конденсаторов С (рис. 3, а). Векторная диаграмма представлена на рис. 5, б, из которой видно, что при включении конденсатора соsц2>соsц1 и IЛ<I.

3. Автоматические выключатели, магнитные пускатели. Устройство, принцип действия, назначение, применение

Автоматические выключатели

Главной частью автоматических выключателей служит реле, поэтому и принцип работы их тот же, что и реле.

Реле с относящимися к нему механизмами отключения называют расцепителем. Автоматические выключатели бывают с электромагнитными, электротепловыми и комбинированными расцепи гелями.

Устройство и схема действия автоматического выключателя показаны на рисунке 4. В цепи, которой управляет автоматический выключатель, может произойти короткое замыкание. Тогда по обмотке 11 пойдет такой ток, который будет достаточен для мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя. В этом случае якорь 10 ударит по рейке 12 с силой F1, а рейка в свою очередь с силой F подействует на механизм подвижного контакта 5 и разомкнет его с неподвижным контактом 3.

При отсутствии короткого замыкания, но при наличии сравнительно длительной (несколько секунд) токовой перегрузки, недостаточной, однако, для срабатывания электромагнитного расцепителя, контакты 5 и 3 будут разомкнуты электротепловым расцепителем. Здесь биметаллическая пластина (рис. 4, б), изгибаясь, подействует на рейку 12 с силой F2, а рейка передаст усилие F механизму подвижного контакта.

Одновременно с размыканием контактов 5 и 3 автоматически выскакивает кнопка 6 («включен»). После устранения короткого замыкания или токовой перегрузки в цепи установку можно включить, нажимая на кнопку 6. Для отключения цепи вручную нажимают на кнопку 7 («отключен»).

В автоматических выключателях обычно имеется дугогасящая камера.

Автоматические выключатели устанавливают непосредственно на щитке.

Выбирая автоматический выключатель, сначала рассчитывают номинальную силу тока цепи, затем проверяют, чтобы предельное значение силы тока срабатывания теплового расцепителя было больше номинального значения силы тока цепи Если выключатель применяют для управления электрическим двигателем, то ток срабатывания электромагнитного расцепителя должен быть не менее 125% пускового тока двигателя.

Магнитные пускатели

Магнитные пускатели устроены и действуют в основном так же, как и контакторы, но они более компактны и меньше по габаритам. Промышленностью выпускаются магнитные пускатели с электротепловыми реле или без них.

Магнитные пускатели, позволяющие включать двигатель лишь в одном направлении вращения, называют нереверсивными.

Магнитные пускатели, с помощью которых можно изменять направление вращения электродвигателя, называют реверсивными (они состоят из двух нереверсивных пускателей, объединенных конструктивно).

Для включения нереверсивных магнитных пускателей применяют кнопочный нажимной выключатель с одним замыкающим («пуск») и одним размыкающим («стоп») контактами (рис. 5), а для включения реверсивных магнитных пускателей применяется аналогичный выключатель, по с тремя кнопками: «вперед», «назад», «стоп».

Промышленность выпускает магнитные пускатели серий ПА, ПАЕ и ПМЕ. В электроустановках эксплуатируются и магнитные пускатели других серий, выпускавшиеся ранее.

Пускатели серий ПА и ПАЕ используют преимущественно для управления электродвигателями, установленными на металлообрабатывающих и других станках. Пускатели серии ПМЕ применяют для управления асинхронными трехфазными двигателями с короткозамкнутым ротором.

Тип пускателя обозначают сочетанием букв и цифр. Буквы указывают на серию, а цифры -- на величину (габаритные размеры), особенности исполнения, наличие или отсутствие электротеплового реле и на возможность реверсирования:

первая цифра, стоящая после букв, указывает на величину пускателя (чем она больше, тем больше габаритные размеры пускателя); магнитные пускатели серии ПМЕ имеют величину 0, 1 или 2, а серии ПА -- от третьей по шестую;

вторая цифра показывает открытое исполнение (1) или защищенное (2);

по третьей цифре можно одновременно определить, является ли пускатель нереверсивным (1 или 2) или реверсивным (3 или 4) и имеет ли он электротепловое реле (2 или 4) или кет (1 или 3).

Рассмотрим примеры: ПЛ-314 -- магнитный пускатель третьей величины, открытого исполнения, реверсивный, с электротепловым реле; ПА-621 -- магнитный пускатель шестой величины, защищенного исполнения, нереверсивный, без электротеплового реле.

Выбирать магнитный пускатель необходимо по следующим данным: номинальная сила тока, номинальное напряжение и условия эксплуатации -- требуется или не требуется защищенное исполнение, есть ли необходимость в реверсировании и наличии электротеплового реле.

4. Производственные осветительные и облучательные установки. Облучательные установки для растений. Электросветоловушки для борьбы с летающими насекомыми. Дополнительное электрическое освещение в птичниках

Установки электрического освещения бывают с лампами накаливания, люминесцентными, дуговыми, ртутными, натриевыми, ксеноновыми лампами применяются на всех предприятиях для внутреннего и наружного освещения. В производственных цехах в настоящее время применяются преимущественно дуговые ртутные лампы высокого давления типов ДРЛ и ДРИ 220 В. Аварийное освещение, составляющее 10% общего, выполняется лампами накаливания.

Для светового облучения биологических объектов создан специальные импульсные и светолазерные установки. В результате многолетних исследований и опытно-производственных испытаний установлено положительное действие инфракрасного света, света импульсных ламп и лазерного света на продуктивность растений. На основе учения о фотоэнергеике растений разработан новый агротехнический прием предпосевного светоимпульсното и светолазерного активирования семян пшеницы, кукурузы, сахарной свеклы, хлопчатника и овощных культур, повышающий урожайность, качество продукции и дающий значительный экономический эффект.

В последнее время получили широкое распространение лампы дневного света--люминесцентные. Свет, излучаемый ими, во спектральному составу приближается к рассеянному дневному. Эти лампы экономически выгоднее. В них превращается в свет 30--40% электрической энергии, а в лампах накаливания -- лишь 10% По данным Б. С. Мешкова, расход электроэнергии на 1 г продукции овощей (салат) при использовании ламп накаливания составляет 0,6 кВт·ч, а люминесцентных -- лишь 0,3 кВт·ч.

Светокультура может быть широко использована в селекции и для выявления потенциальной продуктивности сельскохозяйственных растений.

Как показал исследования Б. С. Мешкова, в светоустановках можно значительно повысить продуктивность растений и сократить время выведения новых сортов. Так, одно семя пшеницы сорта Аврора яровая форма в условиях светокультуры дает 4000--5000 зерен вместо 20--25 в естественных волевых условиях. На 1 м2 при искусственном освещении хорошо растут 20--25 растений.

Б. С. Мешков разработал для светокультуры специальные светоустановки --этажерки, простые по конструкции, недорогие к надежные в эксплуатации. Их можно смонтировать в любом помещении, где есть вода и электричество.

Интересно, что на свет отзывчивы не только растения, но и семена, хотя в них отсутствует приемник лучистой энергии -- хлорофилл. Прежде мы уже рассказывали о различных методах стимуляции посевного материала. Но самый давний из них -- «солнечный», когда весной семена незадолго до посева выносили из темного амбара и рассыпали в хорошо освещенном месте. Солнечные лучи как бы пробуждают зерна от зимней спячки, готовят их к новой жизни. Этот веками отработанный прием проверили и усовершенствовали ученые.

Известные опыты профессора А. А. Шахова по световому облучению семян, предпринятые еще в 60-х годах, показали явный стимулирующий эффект и положили начало целому направлению научных исследований. В экспериментах использовались суммарный солнечный свет от системы вогнутых зеркал, а также совместное естественное и искусственное освещение. С повышением интенсивности света с весеннего уровня до летнего усиливалась и активизация семян. Оказалось, что освещенность можно увеличивать и несколько дальше, но тогда световой «зайчик» нужно не задерживать на одном месте, а перемещать по поверхности зерна или с определенной частотой прерывать поток лучей. Так родилась система ИКСС -- импульсного концентрированного солнечного света. Опыты показали, например, что 4-часовое применение суммарного солнечного света повышало всхожесть семян овса на 37 процентов, а системы ИКСС при вдвое меньшей экспозиции -- в полтора раза. Ученые продолжают исследования по выявлению оптимальных сочетаний интенсивности, времени и спектрального состава лучевого воздействия для стимуляции семян различных сельскохозяйственных культур.

Светоловушки служат для вылавливания насекомых, летящих на свет (карадрина и др.). Имеются различные устройства ловушек. Существенными частями их являются источник света (фонарь «летучая мышь», электрическая лампа) и сосуд с убивающей жидкостью (керосином), расположенный под ним. Прилетающие на свет насекомые ударяются о крышку лампы, падают в сосуд и погибают.

Большое влияние на рост, скороспелость и яйценоскость птицы оказывает продолжительность светового дня, которую в птичниках регулируют специальной установкой, состоящей из программного устройства, магнитных пускателей, распределительного щита и ламп освещения.

В птицеводческих хозяйствах получила распространение установка УПУС-1, позволяющая в течение 52 недель автоматически поддерживать заданный световой режим с плавным ежесуточным изменением продолжительности светового дня. Основным узлом программного устройства является реле времени типа 2РВМС, которое имеет анкерный часовой механизм с автоматическим подзаводом от электродвигателя, связанный с барабаном. Принятый график светового режима переносят на барабан программного устройства, который через системы контактов и исполнительных механизмов в заданное время включает или выключает лампы освещения.

Электротехнология. Обработка почв электрическим током. Зерноочистка и обработка семян в электрическом поле.

С древнейших времен и до наших дней плуг остается главным земледельческим орудием. Конечно, мало общего между примитивной сохой и современным многокорпусным плугом, геометрия которого выверена сложными математическими формулами и подтверждена научными исследованиями, экспериментами, широкой производственной практикой. Но вместе с тем используется ли, как прежде, конная тяга или в агрегат «впряжен» мощный трактор, принцип воздействия орудия на почву, в сущности, не изменился. И, надо сказать, их «взаимоотношения» все еще далеки от совершенства.

Пахота -- основной технологический и наиболее энергоемкий сельскохозяйственный процесс. Мощь всего тракторного парка прежде всего рассчитана именно на обработку почвы. А ведь ежегодно во всем мире вспашка ведется на сотнях миллионов гектаров. Отсюда -- громадные затраты труда, средств, материалов, топлива. Кроме того, неоднократные сезонные, не говоря уже о постоянных многолетних, обработки почвы способны нанести ей немалый ущерб. История земледелия знает примеры того, когда неправильное, не обоснованное научно воздействие на плодородный слой приводило к нарушению его структуры, влажностного режима, изменению биохимических процессов, а в результате оборачивалось губительной эрозией на огромных пространствах.

Вот почему пусть на первый взгляд даже незначительные конструктивные или технологические усовершенствования, направленные на улучшение экономических и качественных показателей в этой области, способны дать исключительный суммарный эффект. Ученые, инженеры, производственники создали и внедрили в практику самые разнообразные, порой весьма оригинальные, земледельческие орудия, но пока еще многие важные вопросы ждут своего решения. И научная мысль все чаще обращается к принципиально новым, нетрадиционным методам и средствам обработки почвы. Пожалуй, самым неожиданным за последние годы оказалось предложение использовать для таких целей электрическую искру.

Впрочем, дня возникновения подобной идеи уже имелись веские предпосылки. Скажем, в промышленности электрическая искра оказалась в ряде случаев куда эффективнее привычных резцов, сверл, фрез, заклепок. Кратковременные, но частые разряды мини-молний успешно справлялись даже с самыми неподатливыми металлами. А раз так, то нельзя ли попробовать электрическую искру на другом материале -- обыкновенной почве?

И вот московский инженер В. Т. Скляр предложил орудие для электропахоты (рис. 6). Оно напоминает обычный культиватор с заглубленными в почву плоскорежущими лапами 2. Внутри лап смонтированы электроды, концы которых оголены и немного вынесены вперед. От генератора, находящегося на тракторе, через высоковольтный трансформатор и конденсатор по изолированным проводам 1 сквозь полые стойки к лапам подводится электрический потенциал определенного знака (плюс и минус на каждые соседние). Импульсы высокого напряжения продолжительностью порядка микросекунд -- буквально лавина разрядов -- пронизывают почву между противоположно заряженными электродами-лапами и при движении трактора взрыхляют весь ее горизонтальный слой, создавая через короткие промежутки времени волны механических усилий.

По заключению ученых, которые проводят испытания этого агроприема, расход энергии по сравнению с обычной пахотой снижается на 30--40 процентов, а производительность труда возрастает на 20--25 процентов. Нужно ли говорить, какими колоссальными выгодами может обернуться широкое применение

Конечно, рано говорить о внедрении ЭГЭ в практику полеводства, тем более что мобильные процессы вообще трудно сочетаются с принципиально новыми решениями. Никак нельзя забывать о том, что мы имеем дело с почвой -- плодородным слоем планеты, в котором происходят сложные биохимические процессы. А между тем замечено: электрический разряд обладает и определенным стерилизующим действием. Возникает опасение: уничтожая в почве вредные микроорганизмы, не слишком ли повредит искра нормальному развитию полезных? Ответ на этот и многие другие вопросы, связанные с идеей использования электрогидравлического эффекта для обработки почвы, дадут дальнейшие исследования.

При очистке семенного материала используют следующие методы: выделение семян в электрическом или электромагнитном поле, гидросепарация семян, очистка на пневмогравитационных установках.

Необходимо совершенствовать способы очистки семян. В этом отношении интересны работы по использованию электрического поля для очистки и сортирования семян.

В Московском институте инженеров сельскохозяйственного производства созданы сепараторы (В. И. Тарушкин и др.) для разделения семян на основе электрических свойств. Поскольку эти свойства тесно связаны с плотностью семян, на электросепараторах можно удалять трудноотделимые примеси. Данные сепараторы универсальны, легко поддаются автоматизации, что позволяет использовать их не только отдельно, но и в поточных линиях в дополнение к традиционным методам очистки и сортирования семян.

Электромагнитная семяочистительная машина ЭМС-1А очищает семена трав, льна и другие семена, имеющие гладкую поверхность, от семян сорняков с шероховатой поверхностью (повилики, плевела, горчака розового, подорожника). Очищаемые семена предварительно обрабатывают на воздушно-решетной машине или триере.

Приемный бункер машины снабжен сеткой, задерживающей крупные примеси. Выходное окно бункера перекрыто поворачивающимся регулировочным диском с отверстиями диаметром 18...24 мм.

Семена сорняков, плохо обволакиваемых магнитным порошком, увлажняют. Для этого служит увлажнитель -- водяной бачок с быстро вращающимся тарельчатым диском. Распыленная вода смачивает семена, высыпающиеся из бункера. Если увлажнитель выключен, то магнитный порошок подается в шнековый смеситель. При очистке с увлажнением смоченные семена перелопачивают в смесителе и смешивают с порошком в смесителе: Шероховатые семена сорняков, а также поврежденные и щуплые семена обрабатываемой культуры обволакиваются магнитным порошком.

В бункере аппарата дозировки магнитного порошка установлена прерывисто движущаяся мешалка. Под бункером расположен спиральный проволочный шнек, подающий порошок в кожух смесителя.

Шнековый транспортер дополнительно перемешивает семена с порошком и высыпает опудренные семена на колеблющийся лотковый транспортер с двухручьевой выходной частью. Лоток транспортера во избежание намагничивания изготовлен из латуни.

Для разделения смеси на фракции применен электромагнитный барабан. На неподвижном валу смонтированы две катушки возбуждения и три стальных сектора электромагнита с кольцевыми промежутками между ними. Электрический ток, проходя через катушки, образует магнитное поле. Катушки и секторы с боков закрыты крышками, а по окружности -- латунной обечайкой, образующими вращающийся барабан. Между закрепленными на обечайке кольцевыми рифами оставлены две канавки, по которым в зоне действия магнитного поля движутся семена. Семена с приставшим порошком притягиваются к поверхности барабана, опускаются и выпадают в лоток (III сорт). Семена с гладкой поверхностью сходят с барабана в приемник (I сорт). Семена, недостаточно покрытые порошком, сходят с барабана позже семян I сорта и падают в лоток II сорта; их обрабатывают повторно. Приемник обработанных семян снабжен заслонками для регулировки выходов семян I и II сорта.

Центробежный вентилятор всасывает магнитную пыль и транспортирует в циклон, установленный вне рабочего помещения. Очищенный воздух выбрасывается в атмосферу, пыль оседает в циклоне. Обмотки электромагнитного барабана питает селеновый выпрямитель. Суммарная установленная мощность электродвигателей 3,1 кВт.

В зависимости от засоренности семян и качества порошка расход последнего составляет 1...2,5% от производительности машины, равной 0,2...0,25 т/ч. Промышленностью подготовлена к производству магнитная семяочистительная машина СМЩ-0,4 производительностью до 0,4 т/ч. семян клевера.

Для разделения по цвету используют фотоэлемент: светлые зерна возбуждают в фотоэлементе электрический ток, открывающий клапаны на пути семян. Так разделяют семена фасоли на белые и темные.

Представление о защитном заземлении и занулении.

Корпус электродвигателя или трансформатора, арматура электрического светильника или трубы электропроводки нормально не находятся под напряжением относительно земли благодаря изоляции от токоведущих частей. Однако в случае повреждения изоляции любая из этих частей может оказаться под напряжением, нередко равным фазному. Электродвигатель с пробитой на корпус изоляцией часто электрически соединен с машиной, которую он приводит в движение, например установлен на станке. Рабочий, взявшийся за рукоятки управления станком, может попасть под напряжение. Чтобы уменьшить опасность поражения людей при повреждениях изоляции токоведущих частей, применяют ряд технических способов обеспечения безопасности, среди которых наиболее распространены защитное заземление металлических частей электроустановок, нормально не находящихся под напряжением, и их зануление. Защитное заземление применяют в установках напряжением выше 1000 В при любом режиме нейтрали и в установках до 1000 В с изолированной нейтралью, а зануление -- в установках до 1000 В с заземленной нейтралью.

Если представить себе заземлитель в виде полусферы (рис. 7), то ток в земле растекается, можно считать, во все стороны от этого заземлителя в радиальных направлениях. Площадь поперечного сечения «земляного» проводника определяется поверхностью полусфер того или иного радиуса и по мере увеличения радиуса возрастает. Соответственно уменьшается сопротивление грунта растеканию тока. Кривая изменения направления на поверхности земли носит гиперболический характер.

На расстоянии более 20 м от одиночного сосредоточенного заземлителя падение напряжения в слоях земли от тока, растекающегося с заземлителя, уже практически не обнаруживается, то есть потенциал может условно считаться равным нулю. Пространство вокруг заземлителя, где обнаруживается заметный электрический потенциал от тока, стекающего с заземлителя, называется зоной растекания. В сущности, сопротивление растеканию тока от заземлителя -- это сопротивление полусферы грунта с радиусом, равным радиусу зоны растекания. Сопротивление заземлителя относительно земли (то есть относительно точек грунта с нулевым потенциалом, находящихся вне зоны растекания тока) включает в себя, кроме сопротивления растеканию тока в земле, также сопротивление току при прохождении его по самим заземлителям и переходное сопротивление в электрическом контакте между металлическим заземлителем и ближайшими к нему слоями грунта. Последние две составляющие очень малы по сравнению с первой, даже если заземлители стальные и покрыты слоем ржавчины (но не краски!). Поэтому под сопротивлением заземлителя часто понимают его сопротивление растеканию, но точнее --эго отношение напряжения на нем (его потенциала) к току, который через него стекает в землю: R3 = U3/I3.

Сопротивлением заземляющего устройства называется сопротивление заземлителя плюс сопротивление заземляющих проводников, соединяющих заземлитель с заземляемыми частями электроустановки. Напряжение на заземленном корпусе электрооборудования UK отличается от напряжения заземлителя UЗ на значение падения напряжения в заземляющих проводниках, соединяющих корпус с заземлителем. Но можно считать UK U3. электроустановка выключатель пускатель осветительный

Хотя за пределами зоны растекания ток в земле практически не обнаруживается, не следует считать, что в этом месте его нет. В сети с незаземленной нейтралью ток с провода, где повреждена изоляция, протекает через заземлитель и землю на провода других фаз, через активное сопротивление из изоляции и через емкостные сопротивления этих проводов относительно земли. В сети с заземленной нейтралью ток от места замыкания течет главным образом к нейтрали по пути с наименьшим индуктивным сопротивлением (под проводами линии). Если нейтраль не заземлена, то этот ток зависит почти исключительно от емкости сети относительно земли (то есть от длины всех линий с ответвлениями) и от номинального напряжения сети. После пробоя изоляции одного из проводов на металлический корпус, который связан с защитным заземлением, обладающим сопротивлением растеканию тока в земле r3, этот корпус будет иметь относительно участков земли с нулевым потенциалом напряжение, равное падению напряжения на r, от тока через него:

Uк = r3I3 = r3U/(r3 + r2).

Так как r2>>r3 ток I3 от значения r3 практически не зависит, а Uк прямо пропорционально r3. Поэтому с уменьшением r, снижается и напряжение, которое может иметь заземленный предмет. Уменьшается и опасность от прикосновения к нему. Однако такое же напряжение появится на корпусах и неповрежденного оборудования, присоединенных к тому же защитному заземлению. Это один из недостатков заземления как защитного мероприятия.

Аналогично действует защитное заземление и в трехфазных установках с изолированной нейтралью, например в установках с номинальным напряжением 6... 35 кВ. Напряжение относительно земли, под которым может оказаться корпус оборудования а, б или в с пробитой изоляцией при отсутствии защитного заземления на а, зависит от изоляции фаз относительно земли и теоретически может лежать в пределах от 0 (при rа = 0) до линейного UЛ, (при rб = 0 или rв = 0, но rа ? 0). В таких сетях возможно проявление следующего недостатка защитного заземления. Если изоляция двух других фаз достаточно хорошая, а емкость их относительно земли мала, ток замыкания на заземленный корпус (например, б) может быть настолько мал, что напряжение на корпусе Uкб может не ощущаться людьми, в то же время напряжение двух других фаз относительно земли увеличивается от фазного до линейного. Изоляция этих фаз может не выдержать увеличившегося напряжения и оказаться поврежденной в другом электроприемнике, имеющем свое защитное заземление (в). Пойдет большой ток двойного замыкания на землю, который может быть близок по значению к току короткого замыкания двух фаз и может создавать большое падение напряжения на сопротивлениях заземления обоих поврежденных аппаратов rзб и r3в. Видно, что, какими бы маленькими ни были rзб и r3в, падения напряжения на них, а значит, и напряжения на корпусах UKб и UKв будут зависеть от соотношения между rзб и г3в и от линейного напряжения сети. Практически всегда будет опасность поражения электричеством. Например, при rзб = r3в и UЛ = 10 кВ получится UКб = Uкв = 0,5 UЛ = 5 кВ. Участок сети с двойным замыканием на землю обычно автоматически отключается за время, не превышающее 2...3 с, но до момента отключения заземление не защищает людей. Поэтому ограничивают продолжительность работы сети с однофазным замыканием на землю. На торфоразработках и в других местах с особо опасными условиями работы вообще не допускают работу при однофазном замыкании на землю, применяя автоматическое отключение.

В установках напряжением выше 1 кВ с заземленной нейтралью (установки с номинальным напряжением 110 кВ и выше) защитное заземление снижает напряжение на заземленных частях оборудования, оказавшихся под напряжением при пробое изоляции одной фазы, а затем автоматические устройства релейной защиты от однофазных коротких замыканий отключают поврежденную часть электроустановки за несколько секунд или долей секунды.

Если человек, находясь на земле в зоне растекания, прикоснется к заземленному корпусу оборудования с поврежденной изоляцией, он окажется под действием разности потенциалов между корпусом и местом на поверхности земли, где он стоит находящимся на расстоянии l (м) от заземлителя. Обозначим последний потенциал ц(l), а потенциал на корпусе цк = Uк. Разность потенциалов между двумя точками, которых одновременно касается человек, называют напряжением прикосновения Uпp:

Uпp = цК - ц(l) = UK-I3 с /(2рl),

где I3 -- ток, стекающий с заземлителя: с -- удельное электрическое сопротивление земли, Ом·м.

В общем случае напряжение прикосновения составляет лишь часть напряжения заземлителя или равного ему напряжения на корпусе Uк относительно точек земли с нулевым потенциалом:

Uпр = бUK = бI3R3,

где R3 -- сопротивление заземлителя; б -- коэффициент прикосновения, меньший единицы, который показывает, какую часть от напряжения на корпусе составляет напряжение прикосновения.

Значения Uпр и б зависят от расстояния между ногами человека и заземлителем (чем дальше, тем больше) и от крутизны кривой спада потенциала, которая может быть более пологой при сложной конструкции заземлителя (чем положе, тем безопаснее). К телу человека приложена лишь часть напряжения прикосновения, потому что последовательно с сопротивлением тела включено электрическое сопротивление обуви, пола и сопротивление растеканию тока в земле от ног человека. На этих сопротивлениях теряется часть напряжения при протекании тока через человека.

Между ступнями человека, идущего в зоне растекания тока заземлителя, действует разность потенциалов, называемая шаговым напряжением Uш. Оно тем больше, чем ближе человек к заземлителю и чем шире шаг. При расчетах принимают, что шаг человека равен 0,8 м. По аналогии с коэффициентом прикосновения введем коэффициент шага: б' = Um/U3 < 1.

Кроме защитных заземлений, в электроустановках применяют и рабочие заземления, то есть создаваемые не ради безопасности людей, а для обеспечения определенного режима работы установки в нормальных или аварийных условиях, например заземление нейтрали у обмоток трансформатора с напряжением 110 кВ и выше. Заземление нейтральной точки обмотки генератора или трансформатора напряжением 380/220 В, являясь рабочим, вместе с тем используется и в системе защитных мероприятий (зануление, защита от перехода высшего напряжения на провода низшего напряжения). Для рабочих заземлений и для заземлений, необходимых по соображениям электробезопасности или защиты от атмосферных перенапряжений, от прямого удара молнии, как правило, используют общий заземлитель, который проектируют с учетом наиболее жестких требований, то есть наименьшего значения сопротивления заземления, необходимого для любой из этих целей.

Список литературы

1. Белянчиков Н.Н., Смирнов А.И. Механизация животноводства. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Колос, 1983. - 360 с., ил. - (Учебники и учеб. пособия для с.-х. техникумов).

2. Брянцев Б.А. Сельскохозяйственная энтомология. Учебник для с.-х. техникумов. Изд. 2-е, Л., «Колос», Ленингр. отд-ние, 1973. 336 с.с ил.

3. Гриценко В. В., Калошина 3. М. Семеноведение полевых культур. -- 3-е изд., перераб. и доп. -- М.: Колос, 1984. -- 272 с., ил.-- (Учебники и учеб, пособия для высш. с.-х. учеб, заведений).

4. Карпенко А. Н., Халанский В. М. Сельскохозяйственные машины.--5-е изд., перераб. доп.--М.: Колос, 1983.-- 495с., ил.-- (Учебники и учеб, пособия для высш. с.-х. учеб, заведений).

5. Конюхова Е. А. Электроснабжение объектов: Учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. - М.: Издательство «Мастерство», 2001.-320 с.: ил.

6. Котельников С.К. Справочник сельского электромонтера. Челябинск, Кн. изд., 1963 г. 228 стр. (Челяб. обл. управление «Челябсельэнерго»).

7. Лебедев С. И. Физиология растений.-- 2-е изд., перераб. и доп.--М.: Колос, 1982.--463 с., ил.-- (Учебники и учеб, пособия для высш. с.-х. учеб, заведений).

8. Луковников А. В. Охрана труда. -- 5. изд., перераб. и доп.-- М,: Колос, 1984.--288 с., ил. -- (Учебники и учеб, пособия для высш. с.-х. учеб, заведений).

9. Поляков В. А. Электротехника: Учеб. пособие для учащихся 9 / 10 кл. -- М.: Просвещение, 1982. --239 с. ил.

10. Пястолов А. А., Чарыков В. И., Павлович Н. И. Экономия электроэнергии в сельском хозяйстве. - Челябинск, Южно-Уральское книжное издательство, 1988, 195 с.

11. Соколова Е. М. Электрическое и электромеханическое оборудование: Общепромышленные механизмы и бытовая техника: Учеб. пособие для студ. учреждений сред. проф. образования. - М.: Мастерство, 2001. - 224 с.

12. Шаповалов Л.В. Знакомьтесь: агроэлектрификация! - М.: Колос, 1982. - 128 с., ил.

13. Электротехника: Учеб для ПТУ/Шихин А. Я., Белоусова Н. М., Пухляков Ю. X. и др ; Под ред. А. Я. Шихина. -- М.: Высш. шк., 1989. -- 336 с.: ил.

14. Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок / И.Ф. Кудрявцев, Л.А. Калинин, В.А. Карасенко и др.; Под ред. И.Ф. Кудрявцева. - М.: Агропромиздат, 1988. - 480 с.: ил. - (Учебники и учеб, пособия для учащихся техникумов).

Размещено на Allbest.ru