Обоснование рационального потребления электроэнергии при облучении растений в теплицах

Расчет сводим в таблицу 3.6.

Таблица3.б

Выбор сечения проводников но нагреву для светильников ОТ-400 и РСП-26.

		Облучатель
Характеристики		РСП-26	ОТ-400сКР
Двух-	РГР14.ВТ	8800	9680
Проводная	IГР14.А	80	88
групповая	Iдоп,А	90	90
линия	Марка кабеля	АВВГ 3*25+1*16	АВВГ 3*25+1*16
	Сечение S, мм2	25	25
Четырех-	Ргр3ф. Вт	26400	29040
проводная	Iгрз4,А	80	88
групповая	Iдоп,А	101,2	101,2
линяя	Марка, кабеля	АВВГ 3*50+1*35	АВВГ 3*50+1*35
	Сечение S, мм2	50	50
Четырех-	Рлн,Вт	211200	261360
Проводная	Iш, А	2*169	2*209
питающая	Iдоп,А	184	216
лишу	Марка кабеля	АВВГ 4*120	АВВГ 4*150
	Сечение 5, мм2	120	150

В соответствии с ПУЭ сечение нулевых рабочих проводников трехфазной питающих и групповых линий с лампами ДРЛ, ДРИ, ДНаТ при одновременности отключения всех фазных проводников линии должно выбираться;

Для участков сети, по которым протекает ток от ламп с компенсированными ПРА, по рабочему току наиболее нагруженной фазы.

Для участков сети по которым протекает ток от лампы с некомпенсированными ПРА - не менее 50% сечения фазного провода.

Проверка, выбранных сечений проводов, по потерям напряжения

Проверку проведем для максимально удаленной группы ОУ и для питающей линии (от трансформаторной подстанции до распределительного щита).

Потерю напряжения для двухпроводных линий определяем по формуле

3,12

где Р - активная мощность нагрузки, включая ПРА, соответственно на участке, Вт,L-длина участка, м;S -- сечение проводника на участке, мм2;Uном--номинальное напряжение сети. В;у - удельная проводимость, по потерши алюминиевого проводника

где y0 - удельная проводимость алюминиевого проводника при температуре 20 °С, ?-температурный коэффициент, у-0,004;

Потерю напряжения для четырехпроводных линий определяем по формуле

где Uл-линейное напряжение сети В,

Характеристики	Облучатель
	РСП-26	ОТ400сКР
Двух Проводная групповая линия (рис.3.3.)	Ргр1ф,Вт	8800	9680
	L/2, м	15.3	15.3
	М1кВт*м	135.520	149.072
	Сечение S, мм2	25	25
	?U1%	0.65	0.71
Четырех- проводная групповая линия	Ргр3ф,Вт	26400	29040
	L2,м/L1м	73.643 / 3.346	77.26 / 2.976
	у*М1+М2, кВт*м	2283.222	2605.836
	Сечение S, мм2	50	50
	?U2%	0.81	0.90
Четырех- Проводная питающая линия	Рлн,Вт	211200	261360
	L3лн,м	48	48
	М.кВт*м	12420.822	15151.116
	Сечение S, мм3	120	150
	?U3%	1,69	1.67
Для всей сети	?U%	3.15	3.3

электроэнергия облучение растение светотехнический

Сеть выполнена одинаково по всей длине, у всех нагрузок одинаковый соs(?) и пожег не учитываться индуктивное сопротивление

Рис.3.3. Схема сети.

Для уменьшения потерь на ответвления, числа распределяющих коробок и длины провода подключение производим так, как показано на рисунке 3.3. Проверочный расчет сведен в таблицу 3.7. для двух светильников.

Для внутренних осветительных сетей при номинальном напряжении на вводе допустима! потеря напряжения равно 3.3% , следовательно сечения кабелей и проводов выбраны верно.

Расчет реактивной мощности трехфазных конденсаторов.

Для повышения соs(?) в системе облучения растении используем трехфазные конденсаторы на напряжение 380 В.

В проекте предусматриваются групповая компенсация. Конденсаторы располагаются в вводных распределительных шкафах н подключаются к каждой магистральной линии (рис.3.4).

Реактивная мощность сети до компенсации

Q1=P*tg (ф) кВАР

Q1от-400=261.36*1.73=452 кВаР

Q1рсп-26=211,2*1,73+365,4кВаР (3.12)

Полная мощность сети до компенсации

S1= кВА

S1от-400 кВА

S1рсп-26==422 кВА

Ток линии сети до компенсации

А (3.14)

Iл1от-400=522/*0,38=793 А

Iл 1рсп=422/*0,38=641 А

Повысим С05(ф) с 0.5 до 0.95 с помощью конденсаторов. Реактивная мощность которых определяется по формуле

Qk=P*(tg(ф1))-tg(ф2)),кВАР

Qk от-400=261,36*(1,73-0,33)=365,904 кВАР

Qк рсп-26=211,2*(1,13-0,33)=295,68 кВАР

Реактивная мощность в сети после компенсации

Q2=Q1-Qk кВАР

Q2от-400=452-3600,004=92 кВАР

Q2рсп-26=365-320=45кВАР

Полная мощность после компенсации

S2=P2+Q2,кВА

S2от-400=261,362+922=277,0 кВА

S2рсп-26=211,22+452=215,9 кВА

Коэффициент мощности

cos()=P2/S2

Соs()от-400=261,36/277=0,94



Рис.3.4. Схема, присоединения конденсаторной установки к групповой линии.

1 -- линия питающей сети; 2 -- групповой щиток (распределительный пункт); 3 - светильник; 4 - лампа; 5 - ПРА; 6 - линия групповой сети 7 -трехфазный конденсатор; 8 - осветительный джим; 9 - трехполюсный автомат группового щитка.

Пусковой ток в сети

Iл1=S2*kп/*Uл, А. (3.16)

Где кд - коэффициент пускового тока, кп= 1,4.

Iл1от-400=277*1,4/*0,38=589,2А

Iл1рсп-26=222,3*1,4/*0,38=472,8А

При такой реактивной мощности, выбираем для варианта, со светильниками РСП-26 - две конденсаторные установки ККУ-038-3 с мощностью 160 кВАР, а для второго варианта - две конденсаторные установки ККУ-038-5 к ККУ-038-1 с реактивной мощностью 280 и 80 кВАР соответственно.

Выбор щитков и коммутационной аппаратуры.

Групповые и распределительные шкафы выбирают из справочных таблиц по условиям окружающей среды, в которых им предстоит работать; конструктивному исполнению в зависимости от схемы сети и числа, отходящих групп; аппаратуре управления защиты, установленной в шкафу.

Защиту от ненормальных режимов осуществляем автоматическими выключателями. Выбор автоматических выключателей сведены в таблицу 3.8. и 3.9.

Таблица 3.8.

Выбор выключателя групповой линии АЕ2056.

Условие выбора		Облучатель
выключателя		РСП-26		ОТ-400	сКР
	1		2		1	2
Uа>Uну	380		380		380	380
Iна>Iну	160		1 80		160	88
Iтр>Кнт*Iрмах	100		1.2*80		125	1.2*88
Iэмр>Кнэ*Iхмах	160		1.2*112		160	1.2*123.2
Iпред.откл>Iкмах	6300		112		4200	123.2
Выбор выключателей питающей линии	Таблица 5.9.
Условие выбора		Облучатель
выключателя		РСП-26		ОТ-400 с	КР
	1		2		1	2
Uа>Uну	380		380		380	380
Iна>Iну	250		184		250	216
Iтр> Кнт*Iрмах	250		1.2*184 ,		320	1.2*216
Iэмр>Кнэ*Iкмах	320		1.2*213.5		400	1.2*293
Iпред.откл>Iкмах			213.5			293

Пояснения к таблице 3.8.3.9.:

Uна,Uну - номинальное напряжение автомата и электроустановки, В.

Iна, Iну - номинальные токи автомата и электроустановки, А.

Iгр - номинальный ток теплового расцепителя, А.

Кнт - коэффициент надежности, учитывающий разброс по току

срабатывания теплового расцепителя, принимается в пределах 1.1...1.3.

Iр мах - максимальный рабочий ток, А.

Iэмр - ток отсечки электромагнитного расцепителя, А.

Кнэ - коэффициент надежности, учитывающий разброс по току

электромагнитного расцепителя.Iпред.откл -предельно отключаемый автоматом ток, А.

4.РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ПОДКОРМКИ РАСТЕНИЙ УГЛЕКИСЛЫМ ГАЗОМ

4.1 ВЫБОР ГАЗОГЕНЕРАТОРА ДЛЯ ПОДКОРМКИ ДИОКСИДОМ УГЛЕРОДА

При управлении формированием урожая тепличных культур необходимо создать условия для оптимальной фотосинтетической деятельности растений. Важнейшая задача, регулирования режимов микроклимата - обеспечение высокого уровня чистой продуктивности фотосинтеза, т.е. разницы между поглощенным и выделенным количеством СО2 в единицу времени с площади ассимиляционной поверхности растения. Воздушная среда обитания растения и ее газовый состав во многом определяют рост и развитие растений.

Важнейшую роль играет и скорость движения воздуха. При застое воздуха, когда газообмен затруднен, недостаток СО2 ослабляет фотосинтез, а слишком медленное удаление водяного пара ограничивает транспирацию. Оптимальная скорость движения воздуха в теплицах 0,3...0,5 м/с., но т.к по мере приближения к листу скорость снижается, ее усиливают до 1... 1,5 м/с посредством обогрева и вентилирования.

Потенциальные возможности, тепличных культур поглощать диоксид углерода очень высоки. Для полного использования этих возможностей при интенсивном радиационном потоке растениям необходимо обеспечить концентрацию СО2 порядка 0,15.0,2 %. Более высокие концентрации могут привести в определенных условиях к повреждению листового аппарата и органов плодоношения.

Наиболее совершенный способ подкормки СО2 -- сжигание природного газа в генераторах. Генераторы бывают двух типов - без принудительной раздачи и с вентиляторами для принудительной раздачи. Подкормку производят по суточному графику - в утренние и послеобеденные часы. Концентрацию регулируют в зависимости от освещенности (см. рис.4.1).

Рнс.4.1. График зависимости концентрации СО2 от уровня освещенности.

Расход диоксида углерода на 1 Га составляет 60...80 кг*ч. На теплицу, площадью 1494 м2 требуется 9... 13 кг*ч, т.е. на тепличную бригаду, площадью 2,25 Га и состоящую из 15-ти теплиц требуется пятнадцать генераторов СО2. Наиболее подходящий генератором с такими параметрами является «Пушка СО2» типа Т155Е фирмы «Мaster» (США). Весит 28 кг и отличается совершенством и простотой конструкции. Камера сгорания выполнена из антикоррозийной и огнеупорной стали. Пламя поступает в камеру через специальный фильтр инжектора. Горячий воздух нагнетается вентилятором мощностью 1000 м2/ч. Подача горючего и работа вентилятора обеспечивается двигателем, мощностью 1/3 л.с, что соответствует 250 Вт и номинальной частоте вращения - 3000 об/мин. Горючее поступает через шланги, распыляется форсункой микронным фильтром. Тепловая мощность генератора 37500 ккал/ч и рассчитана на 1500 м2, расход горючего 4,15 л/ч, электроэнергии 250 Вт/ч. Горючие сгорает полностью без выделений дыма, копоти или вредных газов. Срок службы - 3000 ч.

4.2 РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОПРИВОДА НАГНЕТАТЕЛЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРА СО2

Выбор двигателя.

Привод нагнетателя может осуществляется от асинхронного двигателя типа 4АА56В2У5, мощностью 0,25 кВт с частотой вращения 3000 об/сек, со степенью защиты IР44, установленном на каркасе под кровлей на высоте 2.5 м.

Рис.4.2. Расположение «Пушки СО2» в поперечном разрезе теплицы: 1 - газогенератор; 2 - газоанализатор типа «Инфралит IV»;

Двигатели выпускаются в защитных оболочках, обеспечивающие защиту обслуживающего персонала, а также самой машины. Для особо опасных помещений с повышенной влажностью выберем степень защиты IР44 (ГОСТ 14254-80): первая цифра ( 4 ) - зашита, от соприкосновения инструментов, проволоки и других посторонних предметов, толщина которых превышает 1мм., вторая (4) - защита от брызг.

По климатическому исполнению и категории размещения двигатель в соответствии с нормами для тепличного помещения в зависимости от климатических факторов, состава окружающей среды в части содержания коррозийно-активных элементов и влажностью, подходит для помещения климатического района с умеренный климатом и повышенной влажностью.

Способ монтажа двигателя (ГОСТ 2479-79) - на креплениях под кровлей на высоте подвеса 2.5 м над уровнем грядок; двигатель с одним цилиндрическим концом вала с фланцем на подшипниковом щите.

Расчет механической характеристики двигателя и привода вентилятора.

Расчет механической характеристики двигателя производим с помощью

ПЭВМ на программе «Электропривод», разработанной кафедрой «Электропривода» КГАУ (Бастрон А.В.). Программа составлена и скомпилирована в среде «Тurbo Pascal» и предназначена для работы на ПВМ типа IBМ/РС/ХТ/АТ в операционной системе МS-DOS версии не ниже 3.30.

Исходные данные электродвигателя берем из справочной литературы. Исходные данные рабочей машины (вентилятора.) производят по методике:

Момент сопротивления вентилятора при номинальной угловой скорости вращения ?рм н=313 мин-1, Мрм н, Н*м, определяется

Мрм н=Рэд/ ?рм н (4.1)

Мрмн=250 / 313= 0,7987, Н*м.

Постоянный момент сопротивления рабочей машины, не зависящий от скорости, Мрмо, Н*м, для вентиляторов принимаем 5% от Мрмн, т.е.

Мрмо - 0,03994, Н*м.

Момент трогания большим в 1,2 раза Мрмо ,т.е

Мтрм = 0,0479, Н*м. Расчет приведен ниже.



О Мрм

3101 ЗЮБ 400В М,Н*м

Рис.4.3. Механическая характеристика двигателя

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАСЧЕТА ПРИВОДА

Двигатель при номинальном режиме работ 0.250000

Номинальная мощность, кВт 380.000000

Номинальное фазное напряжение, В3000.000000

Синхронная частота вращения, 1/мин 7.500000

Номинальное скольжение, % 51.000000

Критическое скольжение, % 2.000000

Отношение пускового момента к номинальному 1.500000

Отношение минимального момента к номинальному2.200000

Отношение максимального момента к номинальному 0.000470

Момент инерции ротора, кг*м*м 0.770000

Коэффициент мощности, соs ? 0.680000

Коэффициент полезного действия 4.000000

Отношение начального пускового тока к номинальному

Рабочая машина

Номинальная частота вращения, 2996.000000

Момент сопротивления при номинальной частоте вращения, Н*м 0.798700

Момент сопротивления трения (постоянный), Н*м 0.003994

Момент трогания, Н*м 0.047900

КПД передачи "двигатель - рабочая нажина", % 100.000000

Момент инерции рабочей машины , кг*м*м 0.000440

Момент инерции передаточного устройства, кг*м*м 0.000110

Показатель степени уравнения механической характеристики 2.000000

Напряжение сети

Минимальное фазное напряжение, В 360.00

Среднее фазное напряжение, В 380.00

Максимальное фазное напряжение, В 400.00

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

Двигатель при номинальном режиме работы

Синхронная угловая скорость вращения, 1/с 314.16

Номинальная угловая скорость, вращения, 1/с 290.60

Критическая угловая скорость вращения, 1/с 153.94

Минимальная угловая скорость вращения, 1/с 44.88

Номинальный момент двигателя, Н*м О.86

Критический момент двигателя, Н*м 1.89

Минимальный момент двигателя, Н*м 1.29

Пусковой момент двигателя, Н*м 1.72
Э. Номинальный Фазный ток, А 0.42

10. Пусковой ток, А 1.68

Передаточное устройство

11. Передаточное отношение 1.00

Электродвигатель + передаточное устройство + рабочая машина

Пуск двигателя с 10% запасом возможен при Uф > 134. 28

Устойчивая работа двигателя возможна при Uф > 122.07

Время пуска электропривода, с

при Uф = 360.00 0.31

при Uф = 380.00 0.30

при Uф == 400.00 0.25

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА

Механические характеристики двигателя (по Формуле Клосса) и рабочей машины

Угловая	1	Момент	Н*м
скорость,	Эктродвигателя при		рабочей
	1			машины
1/с	360.00 В	380.00 В	400.00 В
0.00	1.52457	1.69867	1.88218	0.00399
7.85	1.53659	1.71207	1.89703	0.00449
15.71	1.54857	1.72541	1.91182	0. 00599
23.56	1.56048	1.73868	1.92652	0.00848
31.42	1.57229	1.75184	1.94110	0.01196
39.27	1.58396	1.76485	1.95551	0.01644
47. 12	1.59547	1.77767	1.96971	0.02192
54.98	1.60676	1.79024	1.98365	0.02840
62.83	1.61778	1.80253	1.99726	0.03587
70.69	1.62849	1.81445	2.01048	0.04433
78.54	1.63881	1.82595	2.02322	0.05380
86. 39	1.64867	1.83635	2.03540	0.06425
94.25	1.65800	1.84734	2.04691	0.07571
102.10	1.66670	1.85703	2.05765	0.08816
109.96	1.67465	1.86589	2.06747	0.10161
117.81	1.68174	1.87380	2.07623	0.11605
125.66	1.68783	1.88058	2.08374	0. 13149
133.52	1.63275	1.88606	2.08982	0.14792
141.37	1.69632	1.89004	2.09423	0.16535
149.23	1.69832	1.89227	2.09670	0.18378
157.08	1.69851	1.89247	2.09692	0.20320
164.93	1.69659	1.89033	2.09455	0.22362
172.79	1.69223	1.88548	2.08917	0.24503
180.64	1.68304	1.87747	2.08030	0.26745
188.50	1.67458	1.86581	2.06736	0.23085
196.35	1.66029	1.84989	2.04974	0.31526
204. 20	1.64156	1.82902	2.02662	0.34065
212.06	1.61765	1.80238	1.33703	0.36705
219.91	1.58767	1.76897	1.96008	0.33444
227.77	1.55057	1.72764	1.31428	0.42283
235.62	1.50510	1.67698	1.85815	0.45221
243. 47	1.44975	1.61530	1.78981	0.48259
251.33	1.38268	1.54057	1.70701	0.51396
259. 18	1.30165	1.45030	1.60698	0.54634
267.04	1.20393	1.34141	1.48633	0.57370
274.89	1.08611	1.21014	1.34088	0.61407
282. 74	0.94395	1.05175	1.16538	0. 64943
290.60	0.77212	0.86030	0.35324	0.68578
298.45	0.56381	0.62820	0.69606	0.72313
306.31	0.31025	0.34568	0.38303	0.76146
Рабочие	точки
233.74	0.63362			0.70060
236.86		0.67830		0.71358
298.45			0.69606	0.72313

4.3.ОПИСАНИЕ РАБОТЫ СХЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОГЕНЕРАТОРА Т155Е

Схема автоматизации управления «Пушкой СО2» предусматривает: управление установкой в зависимости от естественного освещения управляемой с помощью фоторезистора типа ФСК-1А, установленного в теплице; автоматической блокировки включения схемы: подкормки СО2 при повышении концентрации в воздухе СО2 снижении уровня освещенности, открытия форточек, из-за повышения температуры иди относительной влажности воздуха в теплице (сигналы U4 и W3 на функциональной схеме автоматизации рис.4.4.);



Рис .4.4. Функциональная схема устройства регулирования.

Концентрацию углекислого газа в атмосфере теплицы измеряют газоанализатором 1(см. рис.4.4) типа «Инфралит», выходной сигнал которого преобразуется сначала, усилителем постоянного тока в пределе 0... 5мА, а затем усилителем напряжения - пределы 0..2,5В и поступает на вход двухпозиционного регулятора 6. При этом задание регулятору другой теплицы может быть установлено на 0...0,04% ниже при шаге от 0,01 до 0,0004% CO2чтобы обеспечить последовательное включение генераторов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В дипломном проекте для рассматриваемого предприятия представлены экономически выгодные технические решения. При вложении инвестиций в разработанные системы досветки и подкормке углекислый газом предполагается прирост урожайности на 25% и выше, прячем капитальных вложений в разработанную систему облучения растений составит на 75% дешевле чем ее стоимость за счет модернизации старых светильников. Приведенный комплект электрооборудования КТ-1 для автоматического регулирования технологических процессов в ангарных теплицах позволяет планировать установку устройств автоматизации. Необходимо отметить, что эффект от внедрения систем автоматизации по приросту урожая - на 10% и более, экономию затрат на эксплуатацию систем микроклимата - на 15... 20%.

Несмотря на усилившиеся нормы к облучению растений с помощью экономичности разработок удалось воздержаться от дополнительных затрат на установку более мошной силовой сети, в том числе трансформаторов и линий электропередач длиной более 3000м.

Размещено на Allbest.ru