Электрооборудование свинарника на 1200 голов СПК "Холопеничи"

(3Ч2,5Ч3)

сухое

30,10,10

150

В-1,5

ЛСП18-2Ч36

1

ЛБ-36

72

3

Помещение для контрольного взвешивания свиней

(6Ч2,5Ч3)

сырое

30,10,10

150

Г-0,8

ЛСП18-2Ч36

2

ЛБ-36

144

4

Инвентарная

(3Ч2,5Ч3)

сухое

30,10,10

50

Г-0

НСП02

1

Б220-230-40

40

5

Помещение для приводов транспортеров

(6Ч3,2Ч3)

влажное

30,10,10

30

Г-0,8

НСП02

2Ч2

Б220-230-60

240

Два помещения

6

Тамбур

(3Ч3Ч3)

сухое

30,10,10

20

Г-0

ПСХ

4Ч1

Б220-230-60

240

Четыре помещения

7

Коридор

(16Ч3Ч3)

сухое

30,10,10

75

Г-0

ЛСП18-2Ч36

4

ЛБ-36

288

8

Венткамера

(6Ч3,2Ч2)

сухое

30,10,10

30

В-0,8

НСП02

2Ч2

Б220-230-60

240

Два помещения

9

Освещение входов

-

нар. уст.

-

20

Г-0

НСП02

4

Б220-230-60

240

10

Освещение лестничной площадки

-

нар. уст.

-

20

Г-0

ПСХ

2

Б220-230-60

120

11

Дежурное освещение

-

-

-

-

-

-

ЛСП18-2Ч36

4

ЛБ-36

288

ИТОГО

4504

1.7.8 Выбор напряжения и схемы питания электрической сети

В общем случае выбор напряжения электрической сети осветительной установки определяется степенью опасности поражения людей и животных электрическим током в рассматриваемом помещении.

В помещениях без повышенной опасности напряжение 220 В допускают для всех светильников общего назначения независимо от высоты их установки.

В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, при установке светильников с лампами накаливания на высоте более 2,5 м над полом или обслуживающей площадкой, так же допускают напряжение 220 В. При высоте подвеса меньше 2,5 м должны применять светильники, конструкция которых исключает возможность доступа к лампе без специальных приспособлений, либо напряжение должно быть не выше 42 В. Разрешается установка светильников с люминесцентными лампами на высоте менее 2,5 при условии, что их контактные части будут недоступны для случайных прикосновений.

Светильники местного стационарного освещения с лампами накаливания в помещениях без повышенной опасности должны питаться напряжением 220 В, а в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных - не выше 42 В.

В случаях, если опасность поражения электрическим током усугубляется теснотой, неудобным положением работающего, соприкосновением с большими металлическими хорошо заземленными поверхностями, питание переносных светильников должно быть не выше 12 В.

Наиболее часто для питания электрического освещения в сельскохозяйственном производстве применяют систему трехфазного тока с глухим заземлением нейтрали напряжением 380/220 В. Источники света при этом подключают, как правило, на фазное напряжение.

Осветительные и облучательные сети, прокладываемые от источников питания до потребителей, состоят из групповых и питающих линий. Групповые линии прокладывают от групповых щитков до светильников или облучателей и штепсельных розеток. К питающим линиям относят участки сети от источника питания до групповых щитков.

Питающие линии выполняем пятипроводными (трёхфазными), а групповые - трех - и четырёхпроводными в зависимости от нагрузки и длины.

Питающие линии могут быть магистральными, радиальными или радиально-магистральными. Наиболее широкое распространение на сельскохозяйственных предприятиях нашли радиально-магистральные схемы.

Схемы питания осветительной или облучательной установки выбирают по следующим условиям: надёжность электроснабжения, экономичность (минимальные капитальные и эксплуатационные затраты), удобство в управлении и простота эксплуатации.

Радиальные сети по сравнению с магистральными имеют меньшее сечение проводов, меньшие зоны аварийного режима при неисправности в питающих сетях, но большую общую протяжённость. Необходимость применения радиальной сети может быть также вызвана условиями взаимной планировки мест подстанций и осветительных щитков, при которых трасса магистральной питающей сети будет чрезмерно удлинена.

Применение чисто магистральной сети целесообразно для сокращения общей протяженности. В месте разветвления линии устанавливают распределительный пункт, от которого могут отходить как магистральные, так и радиальные групповые линии.

При планировке сети возможны различные варианты её выполнения, даже в пределах одной радиально-магистральной системы. Когда применение одного варианта не очевидно, тогда необходимо прибегать к технико-экономическому сопоставлению вариантов.

Помещения свинарника-откормочника относятся к помещениям с повышенной опасностью. ПУЭ в этом случае допускает применение напряжения 220В, с условием что светильники и питающие их сети расположены на высоте 2,5 м. При этом конструкция светильника должна исключать доступ к лампе без специальных приспособлений (для светильников с лампами накаливания) и случайное прикосновение к контактным частям (для светильников с люминесцентными лампами).

Систему токоведущих проводников принимаем ТN-С-S.

1.7.9 Определение количества и мест расположения групповых щитков, выбор их типа и компоновка трассы сети

Количество групповых щитков осветительной установки определяют, исходя из размеров здания и рекомендуемой протяжённости групповых линий. Принимают длину четырехпроводных трехфазных групповых линий напряжением 380/220В равной 80 м, напряжением - 220/127 В - 60 м и, соответственно, двухпроводных однофазных - равной 35 м и 25 м. Однофазные групповые линии целесообразно применять в небольших конторах, а также в средних помещениях при установке в них светильников с лампами накаливания мощностью до 200 Вт и с люминесцентными лампами. Применение трехфазных групповых линий экономично в больших помещениях (птичниках, коровниках, свинарниках и т.д.), освещаемых как лампами накаливания, так и газоразрядными лампами.

Ориентировочное количество групповых щитков n_ш можно определить по формуле:

, (1.45)

где n_щ - рекомендуемое количество групповых щитков, шт.;

А, В - длина и ширина здания, м;

r - рекомендуемая протяженность групповой линии, м.

Для уменьшения протяженности и сечения проводов групповой сети щитки устанавливают по возможности в центре электрической нагрузки, координаты которого:

, (1.46),

, (1.47)

где х_ц, у_ц - координаты центра электрических нагрузок в координатных осях х, у;

Р_i - мощность i-й электрической нагрузки, кВт;

х_i, у_i - координаты i-й электрической нагрузки в координатных осях х, у.

При выборе мест установки групповых осветительных щитков учитывают также и то, что групповые щитки, предназначенные для управления источниками оптического излучения, устанавливают в местах, удобных для обслуживания: проходах, коридорах и на лестничных клетках. Щитки, имеющие отключающие аппараты, устанавливают на доступной для обслуживания высоте (1,8...2,0 м от пола).

При компоновке внутренних сетей светильники объединяют в группы так, чтобы на одну фазу группы приходилось не более 20 ламп накаливания или 50 люминесцентных ламп.

Осветительные щитки выбирают в зависимости от количества групп, схемы соединения, аппаратов управления и защиты, а также по условиям среды, в которых они будут работать. В зависимости от условий среды в помещениях применяют групповые щитки незащищенные, защищенные и защищенные с уплотнением. Щитки защищенные с уплотнением предназначены для установки в производственных помещениях с тяжелыми условиями среды. Большое значение имеет также выбор трассы сети, которая должна быть не только кратчайшей, но и наиболее удобной для монтажа и обслуживания. Прокладка сети по геометрически кратчайшим трассам практически невозможна или нецелесообразна по причинам конструктивного и технологического характера. Трассу открытой проводки, как по конструктивным, так и по эстетическим соображениям намечают параллельно и перпендикулярно основным плоскостям помещений. Только при скрытой проводке на горизонтальных плоскостях можно применять прямолинейную трассировку между фиксированными точками сети.

Выбранные трассы питающих и групповых линий, места установки групповых щитков, светильников, выключателей и розеток наносят на план помещения согласно условным обозначениям.

В соответствии с результатами светотехнического расчёта вычерчиваем план здания (графическая часть лист 4). Наносим на него в виде условных обозначений светильники (ряды светильников). Принимаем щиток с трехфазными группами. Рекомендуемая протяжённость линий r = 80 м.

Вычисляем требуемое количество, шт., групповых щитков:

.

Принимаем один щиток. Для определения места его установки рассчитываем координаты центра электрической нагрузки. Исходя из количества светильников и мощности ламп, в каждом помещении определяем установленную мощность по формуле, кВт:

Р_i = N_1i ·N_2i ·n_ci ·P_лi, (1.48)

Р₁=10·1·2·0,036=0,72 кВт,

Р_1.1=10·1·2·0,036=0,72кВт,

Р_1.2=10·1·2·0,036=0,72кВт,

Р_1.3=10·1·2·0,036=0,72кВт,

Р₂ =1·1·2·0,036=0,072 кВт,

Р₃ = 2·1·2·0,036=0,144 кВт,

Р₄=1·1·1·0,04=0,04 кВт,

Р₅=1·2·1·0,06=0,12 кВт,

Р_5.1=1·2·1·0,06=0,12 кВт,

Р₆=1·1·1·0,06=0,06 кВт,

Р_6.1=1·1·1·0,06=0,06 кВт,

Р_6.2 = 1·1·1·0,06=0,06 кВт,

Р_6.3 =1·1·1·0,06=0,06 кВт,

Р₇= 1·4·2·0,036=0,288 кВт,

Р₈=1·2·1·0,06=0,12 кВт,

Р_8.1=1·2·1·0,06=0,12 кВт,

Р₉=1·1·1·0,06=0,06 кВт,

Р_9.1=1·1·1·0,06=0,06 кВт,

Р_9.2 =1·1·1·0,06=0,06 кВт,

Р_9.3=1·1·1·0,06=0,06 кВт,

Р₁₀=1·1·1·0,06=0,06 кВт,

Р_10.1=1·1·1·0,06=0,06 кВт.

Приняв, что нагрузка каждого помещения сосредоточена в центре, и построив оси координат, определим координаты центров всех помещений, считая левый нижний угол началом координат. Данные сводим в табл.1.9

Таблица 1.9 Определение координат центра нагрузок

№ по плану и наименование помещения	Руст, кВт	Х, см	Y, см
1 Помещение для откорма свиней	0,72	26	12
1.1 Помещение для откорма свиней	0,72	774	12
1.2 Помещение для откорма свиней	0,72	74	4
1.3 Помещение для откорма свиней	0,72	26	4
2 Электрощитовая	0,072	51,25	14,5
3 Помещение для контрольного взвешивания свиней	0,144	51,25	8
4 Инвентарная	0,06	51,25	1,5
5 Помещение для приводов транспортеров	0,12	3,5	8
5.1 Помещение для приводов транспортеров	0,12	96,5	8
6 Тамбур	0,06	3,5	14,5
6.1 Тамбур	0,06	96,5	14,5
6.2 Тамбур	0,06	3,5	1,5
6.3 Тамбур	0,06	96,5	1,5
7 Коридор	0,288	49,5	8
8 Венткамера	0,12	3,5	8
8 Венткамера	0,12	96,5	8
9 Освещение входа	0,06	1	12
9.1 Освещение входа	0,06	99	12
9.2 Освещение входа	0,06	1	4
9.3 Освещение входа	0,06	99	4
10 Освещение лестничной клетки	0,06	1	8
10.1 Освещение лестничной клетки	0,06	99	8

Определяем координаты центра электрических нагрузок всего здания по формулам (1.46), (1.47):

,

.

С учётом рассчитанного центра электрических нагрузок и с целью обеспечения удобства обслуживания и экономии проводникового материала размещаем групповой щиток на стене в коридоре x=50 м; y=8 м.

Определяем требуемое количество групповых линий в групповом щитке, количество однофазных групп, шт:

, (1.48)

Для удобства управления освещением принимаем шесть групповых линий.

Выбираем на стр.40 [7] групповой щиток ПР11-3052-54У3 с двенадцатью однополюсными автоматическими выключателями типа ВА21-29-10000-20УХЛ3.

На плане здания намечаем трассы прокладки сетей, места установки выключателей, обозначаем, номера групп и приводим данные светильников.

1.7.10 Выбор марки проводов (кабелей) и способов прокладки сети

Осветительную электропроводку, как правило, следует выполнять проводами и кабелями с алюминиевыми жилами. С медными жилами ее выполняют только во взрывоопасных помещениях классов В-1 и В-la. Гибкие кабели с медной жилой и резиновой изоляцией марки КРПТ, КРПГ применяют для подключения переносных или передвижных источников оптического излучения.

При проектировании сельскохозяйственных объектов используют следующие способы прокладки электропроводок: на тросе; на лотках и в коробах; в пластмассовых и стальных трубах; металлических и гибких резинотехнических рукавах; в каналах строительных конструкций; проводом и кабелем по строительным основаниям и конструкциям.

При выборе того или иного способа прокладки электропроводки необходимо учитывать условия среды помещения, его строительные особенности, архитектурно-художественные экономические требования. Во всех помещениях - открытая проводка. По категории помещения и условиям окружающей среды из табл.1.6 выбираем кабель АВВГ. Составляем расчётную схему сети, на которой указываем номера расчетных точек, длины участков и присоединенные мощности.



Рисунок 1.4 - Расчетная схема осветительной сети

1.7.11 Защита электрической сети от аварийных режимов

К аварийным режимам в осветительных сетях относят: токи короткого замыкания, неполнофазный режим работы (для трёхфазной линии), токи утечки. Для защиты от токов короткого замыкания служат автоматические выключатели ВА 21-29 с номинальным током I_p=16А.

1.7.12 Расчёт и проверка сечения проводников электрической сети

Принимаем допустимые потери напряжения ДU = 2,0% и коэффициент спроса К_с = 0,85. Тогда расчётное значение сечения проводника на участке, мм²:

, (1.49)

где S - сечение проводов участка, мм²;

УМ- сумма моментов рассчитываемого и всех последующих участков с тем же числом проводов, что и у рассчитываемого, кВт·м;

УМ = ?Р·l, (1.50)

Уб·m - сумма моментов всех ответвлений с числом проводов, отличающихся от числа проводов рассчитываемого участка, кВт·м;

б - коэффициент приведения моментов, зависящий от числа проводов рассчитываемого участка и в ответвлениях.

С - коэффициент зависящий от материала проводов, системы и напряжения сети,

ДU - допустимая потеря напряжения,% от U_н;

l - длина участка, м.

Определяем сечение линии 0-1 по формуле (1.49):



.

Определяем сечение линии 0-1 по формуле:

=3,22мм.

Принимаем ближайшее большее стандартное сечение S_0-1=4,0 мм

Определяем расчётный ток на участке 0-1, А:

, (1.51)

где U_{л -} линейное напряжение сети, 380В;

cos - коэффициент мощности:

(1.52)

Проверяем принятое сечение на нагрев. Длительно допустимый ток для данного сечения I_доп= 28А стр.464 [9]:

I_доп ? I_{р, (}1.53)

28 А ? 7,32 А.

Определяем действительную потерю напряжения в линии 0-1,%:

(1.54)

.

Далее при расчетах групповых линий данное значение потери напряжения будем вычитать из заданного значения 2,5%.

По расчётному току выбираем ток уставки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя, А:

I_у ? I_р, (1.55)

I_у = 10А > 7,32 А.

Проверяем выбранное сечение на соответствие вставке защитного аппарата:

I_доп ? в·I_у, (1.56)

где в - коэффициент, учитывающий нормированное соотношение между длительно допустимым током проводников и током уставки защитного аппарата в = 1.

28А > 1 · 4,79= 9,3 А.

Используя формулы расчета потерь напряжения и выбора сечения провода, а также проверку его для участка 0-1 аналогично произведем расчет групповых линий, данные расчета снесем в табл.9. Однако следует помнить, что при расчете потерь напряжения в групповых линиях следует учитывать потерю на участке 0-1.

Таблица 1.10 Результаты расчета и проверки сечения линий освещения

Группа, участок	Siуч., мм2	Ip, А	Iдоп., А	?U,%	Iу, А
1	2	3	4	5	6
Участок 0-1	4,0	7,32	28	1,02	10
Группа N1					6,3
1-2	2,5	3,2	19	1,057
Группа N2					6,3
1-3	2,5	3,2	19	1,092
Группа N3					6,3
1-4	2,5	3,2	19	1,063
Группа N4					6,3
1-5	2,5	3,2	19	1,074
Группа N5					6,3
1-6	2,5	3,88	19	0,2
6-7	2,5	2,45	19	0,474
7-8	2,5	0,54	19	0,076
8-9	2,5	0,27	19	0,027
7-10	2,5	0,45	19	0,012
7-11	2,5	0,82	19	0,073
11-12	2,5	0,27	19	0,014
11-13	2,5	0,27	19	0,016
11-14	2,5	0,27	19	0,02
Группа N6					6,3
1-15	2,5	3,71	19	0,24
15-16	2,5	2,45	19	0,474
16-17	2,5	0,54	19	0,076
17-18	2,5	0,27	19	0,027
18-19	2,5	0,45	19	0,012
19-20	2,5	0,82	19	0,073
21-22	2,5	0,27	19	0,014
22-23	2,5	0,27	19	0,016
22-24	2,5	0,27	19	0,02
22-25	2,5	2,45	19	0,474
Группа N7					6,3
1-26	2,5	0,65	19	0,112
26-27	2,5	0,33	19	0,036
26-28	2,5	0,33	19	0,038
1-29	2,5	0,65	19	0,112
29-30	2,5	0,33	19	0,036
29-31	2,5	0,33	19	0,038

Исходя из условия использования системы заземления TN-C-S, для подключения осветительного щитка, используем трехфазную пятипроводную линию, а для подключения светильников однофазную трехпроводную, выполненные соответственно кабелем АВВГ5Ч4,0 и АВВГ3Ч2,5.

1.8 Проектирование внешнего электроснабжения

1.8.1 Выбор типа, числа, мощности и местоположения

трансформаторных подстанций

Определим нагрузки на вводах к потребителям.

Таблица 1.11 Нагрузки отдельных потребителей и их координаты

Номер потре- бителей	Наименование потребителей	Расчетная мощность, кВт	Координаты Нагрузок, м	Коэффициенты мощности
		Рд	Рв	X	Y	cosцд	cosцв
1	Блок репродукции поросят	25	25	20	16,5	0,92	0,96
1а	Блок репродукции отъемышей	35	35	6,5	16,5	0,8	0,85
1б	Свинарник-маточник на 100 маток	25	28	14	16,5	0,92	0,96
2	Блок откорма свиней	48,5	48,5	31,5	16,5	0,8	0,85
2а	Блок откорма свиней	48,5	48,5	38	16,5	0,8	0,85
3	Кормоцех	55	25	26	14,5	0,8	0,8
4	Корнеплодохранилище	3	2	25,5	11,5	0,75	0,8
5	Ветсанпропускник	2	2	9,5	1	0,85	0,9
6	Автомобильные весы	2	3	18	4	0,8	0,9
7	Погрузочно-разгрузочная рампа	0	2	46	9	0	1
8а	Амбулатория	2	3	45	24	0,85	0,9
8б	Стационар на 8 станков	2	3	45	22	0,8	0,85
8в	Склад дезсредств	0	1	45	30	0	1
9	Изолятор	2	2	45	27	0,92	0,96
14	Котельная	28	30	33	3	0,92	0,96

Делим все потребители по соизмеримой мощности на группы и определим расчетную нагрузку, кВт, каждой группы по формуле:

(1.57)

где Р_б - большая из нагрузок в группе, кВт;

?Р_i - надбавка соответствующая меньшей мощности по табл.5.5 [2], кВт.

Первая группа: блок репродукции поросят, блок репродукции отъемышей и свинарник маточник:

Вторая группа: свинарники-откормочники:

Третья группа: кормоцех, корнеплодохранилище, ветсанпропускник, автомобильные весы, погрузочно-разгрузочная рампа, ветпункт, изолятор, котельная.

Далее расчет будем вести для дневного максимума нагрузок, так как он является наибольшим.

Расчетная мощность трансформаторной подстанции:

Определим средневзвешенный коэффициент мощности:

(1.58)

Полная расчетная нагрузка, кВА:

Определим допустимые потери напряжения и допустимые надбавки трансформатора.

Исходными данными для расчета электрических сетей являются допустимые нормы отклонения напряжения. Для сельскохозяйственных потребителей оно не должно выходить за пределы - 5% при 100-процентной нагрузке и +5% при 25-процентной.

Рассматриваем ближайшую от ТП точку при 25% нагрузке и наиболее удаленную при 100% нагрузке. Результаты расчета сводим в табл.1.12:

Таблица 1.12. Определение допустимых потерь напряжения и допустимых надбавок трансформатора

№ п/п	Элементы схемы	Нагрузка
		100%	25%
1. 2. 3. 4.	Шины питающей подстанции ВЛ-10 кВ Трансформатор 10/0,4 а) надбавка б) потеря ВЛ-0,38 кВ а) потери во внутренних сетях б) потери во внешних сетях	+5 7 +7,5 4 2,5 4,0	0 1,75 +7,5 1 0 0
5.	Отклонение напряжения у потребителей	-5	+4,75

Определяем приближенное число трансформаторных подстанций:

(1.59)

где F - площадь объекта, км².

Принимаем одну трансформаторную подстанцию. Так как проектируемый объект по степени обеспечения надежности электроснабжения является объектом второй категории, то проектируем трансформаторную подстанцию с двумя трансформаторами.

Мощность трансформаторной подстанции должна соответствовать полной расчетной мощности, принимаем два трансформатора мощностью 160 кВА каждый.

Выбор и месторасположение трансформаторных подстанций осуществляем исходя из следующих критериев:

1 - установка ТП должна производится как можно ближе к центру электрической нагрузки;

2 - длины воздушных линий не были длиннее 0,5 км;

3 - обеспечивалась хорошая разводка для кабельных линий;

4 - возможность удобного подвода линии 10 кВ.

Электроснабжение потребителей объекта проектируем от ЗТП по типовому проекту 407-3-108 с двумя трансформаторами типа ТМ-160 с полной мощностью S_тп=320 кВА.

Коэффициент загрузки трансформаторов:

(1.60)

Что рекомендуется при проектировании.

Определяем центр нагрузок:

(1.61), (1.62)

где, Р_{p. i} - расчетная мощность i-го потребителя, кВт;

X_i, Y_i - координаты i-го потребителя, мм.

ЗТП, согласно произведенному расчету, необходимо расположить в точке с координатами: X = 25,7 см; Y = 14,6 см. Так как эта точка попадает на здание кормоцеха, то практически ЗТП располагаем ниже по оси Y в свободной зоне, учитывая при этом подходы к ТП воздушных линий 10 кВ и 0,38 кВ.

1.8.2 Проектирование сетей 0,4 кВ

Произведем расчет кабельной линии к зданию №2 по генплану. Кабель прокладываем в траншее в земле.

Здание является потребителем второй категории.

Предусматриваем две кабельные линии от разных секций низковольтных шин ТП. Каждую кабельную линию рассчитываем на полную нагрузку. Сечение жил кабеля рассчитываем условию:

(1.63)

Принимаем кабель АВВГ 5Ч16 с I_{дл. каб}=82,8А. Проверяем его по условию:

(1.64)

где К_п - коэффициент, зависящий от числа проложенных кабелей в траншее, принимаем по таблице 1.3.26 [17].

Проверим выбранный кабель по потере напряжения. Определим момент, кВт^. м;

Определяем потерю напряжения для кабеля с сечением жилы 25 мм².

, (1.65)

Остальные линии 0,4 кВ рассчитываем аналогично, результаты расчета сносим в табл.1.13 и 1.14.

Таблица 1.13. Кабельные линии 0,4 кВ

N кабеля	Потребитель Здание N по генплану	Рр, кВт	Ip, А	Марка кабеля	М, кВт·м	?U%
1,2	2	36,5	69,3	АВБбШв4Ч25	3285	2,8
3,4	2а	36,5	69,3	АВБбШв4Ч35	4745	2,9
5,6	1б	25	41,3	АВБбШв4Ч25	1750	1,5
7,8	1а	60	107,9	АВБбШв4Ч70	3600	1,2
9,10	1	85	149,2	АВБбШв4Ч70	3400	3,8
11	14	28	46,3	АВБбШв4Ч25	1540	3,4
12,13	3 и 4	56,8	111,5	АВБбШв4Ч25	3294	2,9

Таблица 1.14. Воздушные линии 0,4 кВ

N уч.	Pp, кВт	Ip, А	l, м	Марка и сечение жилы	М, кВт·м	?U%
0-1	34	58,8	5	4А25+А25	170	1,7
1-2	3,2	5,7	37,5	4А25+А25	120	0,4
2-А	2	3,6	10	4А25+А25	20	0,1
2-3	2	3,6	26	4А25+А25	52	0,3
3-4	2	3,6	13	4А25+А25	26	0,2
4-В	2	3,6	5	4А25+А25	10	0,1
1-12	31,6	54,6	40	4А25+А25	1264	1,6
12-К	28	46,3	12	4А25+А25	336	0,3
12-13	5,6	10	38	4А25+А25	212,8	0,5
13-14	2	3	20	4А25+А25	40	0,2
14-П	2	3	14	4А25+А25	28	0,1
13-15	4,4	7,9	40	4А25+А25	176	0,3
15-16	4,4	7,9	40	4А25+А25	176	0,2
16-И	4,4	7,9	15	4А25+А25	66	0,1

2. Специальная часть

2.1 Существующие технические решения по обеспечению микроклимата в свинарнике

В настоящее время в свинарнике-откормочнике установлена децентрализованная система микроклимата с продольной воздухораздачей. Приточная отопительно-вентиляционная установка предназначена для подачи и распределения (при необходимости подогретого) воздуха в помещении. Она состоит из четырех вентиляторов ВЦ 4-70 с электродвигателями АИР80В2У3 (Р_н=2,2 кВт), электрокалориферов СФОЦ-60 и воздуховодов равномерной раздачи прямоугольного сечения (600400) длинной по 45 м с регулируемыми отверстиями, вытяжка при этом естественная, через вытяжные шахты, расположенные между воздуховодами.

Основными достоинствами и недостатками этой отопительно-вентиляционной установки являются:

отсутствие вытяжных воздуховодов и применение естественной вытяжки, благодаря чему снижены эксплуатационные затраты на удаление воздуха из помещения, однако она менее эффективна, чем механическая, поскольку не обеспечивает автоматического управления воздухообмена помещения. Подача воздуха вытяжной вентиляцией должна составлять 75% производительности приточной;

применение электрокалориферов, которые просты в эксплуатации и не требуют применения защиты от замораживания по сравнению с водяными калориферами, но использование электрической энергии увеличивают энергозатраты системы; - малая степень автоматизации по регулированию микроклимата в помещении, что уменьшает эксплуатационные затраты по регулировке, наладке и техническому обслуживанию автоматики, но ее применение позволяет поддерживать оптимальные параметры микроклимата в помещении.

Главным источником и резервом снижения затрат электроэнергии и топлива на выполнение технологических процессов является рационализация потребления энергии на создание и поддержание требуемых параметров микроклимата.

Снижение энергозатрат на создание оптимального микроклимата осуществляется по нескольким направлениям:

разработка и применение энергосберегающих технологий содержания животных;

утилизация тепла, выбрасываемого с вентиляционным воздухом;

снижение теплопотерь через ограждающие конструкции;

применение систем вентиляции с локальной воздухоподачей непосредственно в зону расположения животных, местного электрообогрева;

автоматизация поддержания заданных режимов и параметров микроклимата на основе использования микропроцессорной техники, создание автоматических комплектов оборудования, работающих по заданной программе;

2.2 Расчет тепловоздушного режима

2.2.1 Определение влаговыделений животными

Влаговыделения животными, :

, (2.1)

где - температурный коэффициент влаговыделений (табл.2.2);

Таблица 2.1 Выделение теплоты, влаги и углекислого газа

Группа животных	Живая масса, кг	Тепловой поток тепловыделений,	Влаговыделения,	Выделения ,
		Полных	явных
Свиньи на откорме	100	369	266	152	47,6

Таблица 2.2 Температурные коэффициенты

Периоды года	Температура ,	Температурные коэффициенты
		Тепловыделений	Влаговы-делений	Выделений
		полных	Явных
Холодный	20	0,9	0,67	1,5	0,9
Переходный	20	0,9	0,67	1,5	0,9
Теплый	27,4	0,87	0,24	2,5	0,87

- влаговыделение одним животным (табл.2.1), ;

- число животных.

;

Дополнительные влаговыделения в зимний период составляют 10% от общего влаговыделения:

, (2.2),

Суммарные влаговыделения:

.

Рассчитаем количество , выделяемого животными, :

, (2.3)

где - температурный коэффициент выделений и полных тепловыделений;

- количество , выделяемого одним животным, .

;

2.2.2 Выбор системы отопления и вентиляции

На свиноводческих фермах применяют вентиляционные системы, посредствам которых подают подогретый воздух в верхнюю зону помещения по воздуховодам равномерной раздачи. Кроме того, предусматривают дополнительную подачу наружного воздуха в теплый период года через вентбашни, окна, двери.

Тепловая мощность отопительно-вентиляционной системы, :

, (2.4)

где - тепловой поток теплопотерь через ограждающие конструкции, , по типовому расчету .

- тепловой поток на нагревание вентиляционного воздуха, ;

- тепловой поток на испарение влаги внутри помещения, ;

- тепловой поток явных тепловыделений животными, .

Тепловой поток на нагревание приточного воздуха, :

 (2.5)

где - расчетная плотность воздуха ();

- расход приточного воздуха в зимний период года, ();

- расчетная температура наружного воздуха, ();

- удельная изобарная теплоемкость воздуха ().

.

Тепловой поток на испарение влаги с открытых водных и смоченных поверхностей, :

, (2.6)

где - расход испаряемой влаги для зимнего периода, .

.

Тепловой поток явных тепловыделений, :

,

где - температурный коэффициент явных тепловыделений;

- тепловой поток явных тепловыделений одним животным, ;

- число голов.

;

По типовому расчету тепловые потери через ограждения

.

Для вытяжной вентиляции применяем вентиляционное оборудование "Климат-45М". Комплект вентиляционного оборудования обеспечивает заданную температуру путем регулирования воздухообмена в свиноводческом помещении. Для создания микроклимата рекомендуется устанавливать в помещениях свиноводческих ферм до 1800 поросят отъемышей комплект оборудования "Климат-45М" с 24 вентиляторами типа ВО-4 с общей воздухопроизводительностью 80000 м³ /ч. Комплект оборудования позволяет регулировать температуру в помещении в пределах от 0 до 35 ⁰С путем изменения частоты вращения рабочего колеса вентилятора, отключения нескольких или всех вентиляторов. Установленная мощность комплекта "Климат-45М" 8,88 кВт. Технические характеристики комплекта вентиляционного оборудования "Климат-45М" приведены на стр.90 [23].

Для подачи воздуха в помещение используем четыре тепловентилятора состоящих из водяного калорифера и вентилятора оборудованного электродвигателем. Разрабатываем схему управления микроклиматом, при которой изменяется количество теплоносителя, поступающего в водяной калорифер из котельной, что снижает затраты на расходование тепловой энергии.

В соответствии с выбранными калорифером и вентилятором заполняем табл.2.3 характеристик отопительно-вентиляционной системы:

Таблица 2.3 Характеристика отопительно-вентиляционной системы.

Обозначение	Количество систем	Наименование помещения	Тип установки	Вентилятор
				тип	номер	исполнение	положение	,	,	,	,
-	4	Свинарник	Е 6,3.100-2	ВЦ 4-70	6,3	1	П	11500	500	2,2	2850
-	АИР80В2	2,2	2850	КВББ	7	1	-25	14,9	119,78	263,89
-	24	ВО-4	80000	1: 6	8,88	от 0 до 35		1	540

2.3 Разработка схемы управления микроклиматом

Описание элементов схемы управления микроклиматом:

1) Термопреобразователь сопротивления медный ТСМ-1199/5-20 Диапазон Рабочих температур - 50…100 єС. Измеряет температуру в помещении, устанавливается на расстоянии 5 м от калорифера (его выхода).

Настраивается по зоотехническим требованиям на температуры от +15 до +20 єС, в зависимости от периода года и возраста поросят.

2) Измеритель регулятор МТ2141-Н-ВY-2A. C. A. Пределы регулирования от - 50,0 до +200 єС с медным первичным преобразователем 50М.

Врезается в щит управления приточным вентилятором. Габаритные размеры 96Ч48Ч120 мм.

3) Биметаллический датчик для предотвращения замораживания калорифера ТАД101-1. Диапазон температур от - 10 до +90 єС. Гистерезис 9 єС.

Устанавливается в трубе на выходе из калорифера. Настраивается механически на температуру +5 єС.

4) Клапан запорно-регулирующий односедельный фланцевый КЛАЗАР (КЗР). Рабочее давление 1,6 МПа ТУ.3741-001-546348-53-2002. Температура окружающей среды от - 25 до +40 єС. Температура рабочей среды от - 25 до 225 єС. Диаметр D_n=80 мм. Условное обозначение 24ч9456р. Электропривод AVM234R, мощностью P=4 Вт. Ход штока 50 мм, усилие 2500 Н. Масса 3,5 кг.

Устанавливается перед входом в калорифер и регулирует проходное отверстие, изменяя количество теплоносителя, поступающего в водяной калорифер.

5) Реле промежуточное марки ПЭ-37. Номинальное напряжение U=220В. Токовая нагрузка контактов I=6 A. Количество контактов замыкающих/размыкающих - 3/3. Габаритные размеры 90Ч34Ч93 мм. Масса 0,28 кг.

6) Однополюсный автоматический выключатель фирмы ИЭК марки ВА47-29, номинальный ток I_н=1 А. Номинальное напряжение 230/400 В. Масса 96 гр.

Разработка щита управления не производится, так как прибор МТ2141 врезается в переднюю панель шкафа управления приточным вентилятором.

Схема управления микроклиматом работает следующим образом.

Предварительно задается необходимая температура внутри свинарника по зоотехническим тревованиям +15 до +20 єС, в зависимости от периода года и возраста поросят. При увеличении температуры в помещении выше заданной, измеряемой термпреобразователем Rк, измеритель-регулятор А1 замыкает цепь (клеммы 6,7) обмотки "закрытия" исполнительного механизма привода запорно-регулирующего клапана, происходит уменьшение пропускного отверстия. При этом уменьшается количество теплоносителя (горячая вода) поступающего в водяной калорифер и происходит снижение температуры.

При снижении температуры в помещении ниже установленной, измеритель-регулятор А1 замыкает цепь (клеммы 3,4) питания обмотки "открытия" ИМ, происходит увеличение пропускного отверстия, тем самым увеличивается количество поступающего в водяной калорифер теплоносителя.

Конечные выключатели SQ1 и SQ2 установленные в корпусе запорно-регулирующего клапана отключают электропривод (размыкают цепь питания одной из обмоток) при полном открытии (закрытии) пропускного отверстия.

В схеме предусмотрена защита водяного калорифера от замерзания. В том случае, когда температура воды на выходе из калорифера снизится до +5 єС, замкнется контакт биметаллического датчика SK, запитается катушка промежуточного реле KV, которое в свою очередь включает обмотку "открытия" и размыкает цепь питания обмотки "закрытия" ИМ электропривода запорно-регулирующего клапана. Кроме того реле КV своим контактом отключает цепь питания магнитного пускателя приточного вентилятора.

При установлении температуры теплоносителя на выходе из калорифера выше установленной реле SK размыкается, KV обесточивается. Схема возвращается в исходное состояние.

На 5 листе графической части приведена принципиальная электрическая схема управления микроклиматом.

3. Безопасность жизнедеятельности

3.1 Требования безопасности при монтаже энергооборудования свинарника на 1200 голов

При поступлении электродвигателей, электрических аппаратов и другого энергооборудования на ферму его необходимо очистить от пыли и консервирующих смазочных материалов.

При снятии консервирующего покрытия путем обтирки ветошью, смоченной бензином или керосином не разрешается производить вблизи работы с огнем. Использованный после обтирки материал собирают в металлический ящик с крышкой для последующего уничтожения. Также необходимо проверить целостность частей энергооборудования внешним осмотром, проверить наличие и затяжку крепёжных болтов, состояние подшипников электродвигателей. Энергооборудование и рабочие машины размещают в соответствии с проектом и устанавливают на прочном основании.

Работы по установке машин на фундаменты выполняют в рукавицах с использованием исправных инструментов. По окончанию монтажа перед включением проверяют сопротивление изоляции электрооборудования мегаомметром (изоляция силовой и осветительной электропроводки, обмотки электродвигателей), величина сопротивления должна быть не менее 0,5 МОм. До начала работ по измерению сопротивления изоляции необходимо убедиться в отсутствии работающих монтажников. Перед присоединением проводов от зажимов мегаомметра к обмоткам или выводам электрооборудования снимают электрический заряд с помощью разрядной штанги. При измерении сопротивления изоляции кабельной линии принимают меры, исключающие возможность подачи не нее напряжения.

Передаточные устройства вентиляторов, насосов, щиты управления должны быть закрыты кожухами, металлические токоведущие части электрооборудования (корпуса электродвигателей, распредустройств и т.п.) зануляют присоединенным к рабочему нулевому проводу. После завершения монтажных работ проверяют техническое состояние электрооборудования. Электроприводы транспортеров, насосов, вентиляторов вначале опробуют на холостом ходу, а затем - под нагрузкой.

Перед пробным пуском необходимо проверить:

крепление фундаментных болтов электродвигателей;

отсутствие посторонних предметов внутри оборудования;

наличие зануления.

Опробование работы электродвигателей совместно с механизмами должно производиться только после получения разрешения монтажных организаций и в присутствии их представителя. В случае выполнения работ на двигателе или механизме должны быть приняты меры против ошибочной подачи напряжения на отключенный двигатель. Электрические аппараты и распредустройства монтируются на прочных основаниях с соблюдением правил безопасности при работе с монтажными инструментами.

Перед монтажом вентиляционной установки "Климат-45М" выполняется балансировка рабочего колеса вентилятора. При монтаже пробиваются проемы соответствующих размеров в перекрытии или в совмещенной кровле здания. Выполняется бетонное основание с горизонтальной верхней поверхностью. К бетонному основанию крепится монтажная плита. Крепление монтажной плиты к корпусу установки производится к секции вентилятора, к которой производится установка защитной сетки.

При монтаже электрооборудования необходимо обеспечить герметизацию вводов в двигатели и датчики температуры, а так же надежное заземление металлических оболочек устройства управления и оборудования, которое должно быть выполнено в соответствии с требованиями Правил техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей.

Монтаж и наладка оборудования и приборов автоматики производятся квалифицированными специалистами, имеющими допуски к монтажу и эксплуатации электрооборудования, электроприборов и сетей до 1000В.

Обслуживание электрооборудования свинотоварной фермы осуществляется электромонтером с квалификационной группой не ниже III, при выполнении работ с приставной лестницей должен быть помощник с группой не ниже II. Включать и отключать пусковую аппаратуру вентиляторов разрешается обслуживающим эти машины лицам после получения инструктажа и практического обучения на рабочем месте электриком.

Запрещается совмещать отверстия в собираемых деталях пальцами. Надо пользоваться ломиками, бородками. Нельзя поддерживать вручную привариваемые конструкции массой более 10 кг или мелкие детали. Их следует до сварки укрепить струбцинами. Пробивая отверстия в кирпиче или бетоне, следует надевать защитные очки. При сквозной пробивке надо пользоваться шлямбурами или скарпелями, длина которых не менее чем на 200 мм превышает толщину стены. Все работы по монтажу электродвигателей нужно выполнять до подключения к нему проводов.

Для обеспечения безопасности работы ввод объекта в эксплуатацию разрешается производить только по окончании монтажных и наладочных работ. Все рабочие, осуществляющие монтаж электрооборудования должны иметь удостоверения о проверке знаний по технике безопасности. Перед проведением электромонтажных работ с рабочими должен быть проведен инструктаж.

При монтаже электрооборудования на свинотоварной ферме возможны работы на высоте с применением лестниц, стремянок и подмостей.

При строительно-монтажных работах больше всего несчастных случаев происходит в связи с падением человека с высоты или из-за падения на людей сверху каких-либо предметов. Поэтому соблюдение правил безопасности при работе на высоте имеет для электромонтажников первостепенное значение. Не допускается использовать недостаточно длинные лестницы или недостаточно высокие подмости, наращивая их снизу или сверху ящиками, стульями. Запрещается также работать с двух верхних ступенек приставных лестниц и стремянок; рабочий должен стоять не выше чем на расстоянии 1 м от верхнего конца лестницы. Высота приставной лестницы не должна превышать 5 метров. При необходимости выполнить монтажные работы на высоте от 4 до 7 метров, используют передвижные леса (пирамиды или платформы), то есть вышки на роликах с площадкой, рассчитанной не менее чем на двоих и огражденной перилами. Во время работы ролики пирамид нужно заклинивать, а во время передвижения пирамид или телескопических вышек на них не должно быть ни людей, ни инструмента. При высоте более 7 метров используют неподвижные леса. Леса и подмости должны быть заводского изготовления, с паспортом предприятия-изготовителя. При монтаже часто приходится выполнять погрузочно-разгрузочные работы и использовать грузоподъёмные механизмы. К этим работам можно допускать только специально обученных или проинструктированных рабочих. При подъёме груза более 20 кг в одном месте, или выше чем на 3 метра, следует применять хотя бы "малую механизацию", то есть блоки, катки, тележки. Для подъема груза более 300 кг необходимо применять краны, погрузчики, тельферы. При электромонтажных работах одному взрослому мужчине разрешается переносить тяжести не более 50 кг, причем груз 45…50 кг следует поднимать на спину или плечи и снимать с помощью других рабочих. Женщине разрешается переносить или поднимать тяжести не более 15 кг, при чередовании этой работы с другой, а при постоянной в течение смены переноске груза или подъема его на высоту не более 1,5 м - не более 10 кг вместе с тарой или упаковкой. Подростков нельзя использовать специально на погрузочно-разгрузочных работах.

3.2 Основные требования электробезопасности при эксплуатации оборудования свинарника

В процессе наладки оборудования комплекта "Климат-45М" следует проверить надежность крепления рабочих колес вентиляторов на валах электродвигателей, крепление кронштейнов, жалюзи, устройства управления на стене.

Необходимо также проверить качество внешнего монтажа, герметичность ввода аппаратов защиты и двигателей, правильность электрических соединений и их надежность, наличие и качество заземления электрооборудования и измерить сопротивление изоляции двигателей вентиляторов.

Опробуют электродвигатели поочередным их включением автоматическими выключателями. При этом контролируют правильность вращения крыльчатки каждого вентилятора.

Если все электродвигатели вращаются неправильно, необходимо поменять местами два питающих электродвигателя провода на выходе блока управления или входном клеммнике силового ящика.

Если один или несколько электродвигателей вращаются неправильно, следует поменять местами два провода, питающих электродвигатель на соответствующем выходном клеммнике силового ящика.

Помещения животноводческих ферм по степени опасности поражения электрическим током относятся к особо опасным. Поэтому в них запрещается работать на токоведущих частях, находящихся под напряжением, и даже заменять под напряжением лампы. К особо опасным помещениям относятся стойловые помещения, моечные, кормоцеха.

Электроводонагреватели согласно "Руководящим указаниям по обеспечению электробезопасности электротермических установок и устройств, применяемых в сельскохозяйственном производстве" трубопроводы горячей и холодной воды должны быть занулены и присоединяться к корпусу котла через изолирующие вставки. При этом длина вставки между металлическими патрубками должна быть:

(3.1)

где, d - внутренний диаметр вставки, м;

с_в - удельное электрическое сопротивление воды при 20 ⁰С для трубопроводов холодной воды и 100 ⁰С - для горячей.

У элементных водонагревателей, установленных в помещениях с искусственным или естественным выравниванием потенциалов, не требуется изолирующая вставка в трубопроводе горячей воды, если разборе происходит в этом же помещении, а корпус водонагревателя надежно соединен с устройством или металлоконструкциями, обеспечивающими выравнивание потенциалов с напряжением прикосновения до 12 В.

Электродвигатель и распределительный щит навозоуборочного транспортера необходимо располагать в специальном помещении, причем шкивы и приводной ремень должны быть ограждены.

Электродвигатели обслуживают в спецодежде; на ходу запрещено вытирать и ремонтировать движущиеся части или смазывать их без специальных приспособлений. Запрещено регулировать натяжение ремня вентилятора во время работы двигателя.

В здании объекта проектирования все металлические нетоковедущие детали необходимо занулить, т.е. соединить с защитным проводником или при его отсутствии с нулевым проводом питающей сети. В качестве защиты животных от поражения электрическим током в помещениях откорма устанавливают устройства выравнивания электрических потенциалов (УВЭП).

Устройство выравнивания электрических потенциалов выполняют согласно РД РБ 02150.007-99. Все металлоконструкции, к которым могут прикоснуться животные должны быть электрически соединены между собой, со строительными железобетонными конструкциями и с нулевым защитным проводом электрической сети. Элементы УВЭП изготавливаются из оцинкованной, либо не оцинкованной стали диаметром соответственно 6 - 8 мм и прокладываются в бетонном полу под обеими ногами животных. Проводники УВЭП могут быть смещены в сторону нулевого потенциала на расстояние до 1 м и в противоположную сторону на расстояние до 0,5 м. Для исключения электропатологии животных, напряжение прикосновения в нормальном эксплуатационном режиме не должно превышать 0,5 В.

После строительства объекта необходимо экспериментально проверить соответствие возможных наибольших напряжений прикосновения и шага допустимым значениям.

Для лучшего выравнивания потенциалов необходимо все металлические конструкции, имеющие соединения с землей, соединять путем сварки.

УВЭП подлежит обязательному присоединению к защитному нулевому проводу сети не менее чем в двух разных точках. Соединение продольных и поперечных проводников УВЭП следует выполнять только методом сварки, покрывая, сварочные швы антикоррозийным лаком.

Предпусковой контроль эффективности выравнивания потенциала осуществляется в два этапа: при выполнении пусконаладочных работ и после месяца эксплуатации помещения. Схема измерения напряжения прикосновения представлена на рис.3.1 Контроль осуществляется путем измерений распределения напряжений прикосновения и шага. Максимальное значение этих напряжений не должно превышать 0,5 В как было сказано выше в нормальных режимах и 12 В - в аварийных.

При контроле на первом этапе при плохом выравнивании потенциалов эксплуатация помещения запрещается до тех пор, пока не будут выполнены мероприятия по обеспечению надлежащего выравнивания потенциалов. Если окажется, что после месяца эксплуатации в помещении напряжение прикосновения и шага превысит допустимые значения, следует проложить дополнительно выравнивающие элементы или забить стержни и довести напряжение до допустимых значений. Результаты измерения напряжений прикосновения и шага, осмотров оформляются актами.

Рисунок 3.1 Схема измерения напряжения прикосновения при замыкании на корпус в сети 0,38 кВ с глухозаземленной нейтралью и использованием короткозамыкателя. 1 - трансформатор 10/0,38; 2 - трехполюсный выключатель; 3 - предохранители; 4 - силовой распределительный щит; 5 - короткозамыкатель; 6 - резистор, имитирующий сопротивление тела животного; 7 - занулённая металлоконструкция; 8 - измерительная пластина.

На ферме кроме зануления и устройства выравнивания электрических пот енциалов также используется также устройство защитного отключения (УЗО).

Вводно-распределительных устройств (ВРУ), распределительных щитов (РЩ), устанавливаемых в сельскохозяйственных и других общественных зданиях комплектуются устройствами защитного отключения.

Применение УЗО целесообразно и оправдано по социальным и экономическим причинам в электроустановках всех возможных видов и самого различного назначения.

Устройства защитного отключения, реагирующие на дифференциальный ток, наряду с устройствами защиты от сверхтока, относятся к дополнительным видам защиты человека от поражения при косвенном прикосновении, обеспечиваемой путем автоматического отключения питания. Защита от сверхтока (при применении защитного зануления) обеспечивает защиту человека при косвенном прикосновении - путем отключения автоматическими выключателями или предохранителями поврежденного участка цепи при коротком замыкании на корпус.

При малых токах замыкания, снижении уровня изоляции, а также при обрыве нулевого защитного проводника зануление недостаточно эффективно, поэтому в этих случаях УЗО является единственным средством защиты человека от поражения электрическим током.

В основе действия защитного отключения, как электрозащитного средства, лежит принцип ограничения (за счет быстрого отключения) продолжительности протекания тока через тело человека при непреднамеренном прикосновении его к элементам электроустановки, находящимся под напряжением. Из всех известных электрозащитных средств УЗО является единственным, обеспечивающим защиту человека от поражения электрическим током при прямом прикосновении к одной из токоведущих частей.

Другим, не менее важным свойством УЗО является его способность осуществлять защиту от возгораний и пожаров, возникающих на объектах вследствие возможных повреждений изоляции, неисправностей электропроводки и электрооборудования.

УЗО встраивают в розеточные блоки или вилки, через которые подключаются электроинструмент или бытовые электроприборы, эксплуатируемые в особо опасных - влажных, пыльных, с проводящими полами и т.п. помещениях. Основные функциональные блоки УЗО представлены на рис.3.2



Рисунок 3.2 Структура УЗО

1 - дифференциальный трансформатор тока; 2 - пусковой орган (пороговый элемент); 3 - исполнительный механизм; 4 - цепь тестирования.

В нормальном режиме, при отсутствии дифференциального тока - тока утечки, в силовой цепи по проводникам, проходящим сквозь окно магнитопровода трансформатора тока 1 протекает рабочий ток нагрузки. Проводники, проходящие сквозь окно магнитопровода, образуют встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока. Если обозначить ток, протекающий по направлению к нагрузке, как I₁, а от нагрузки как I₂, то можно записать равенство: I₁ = I₂. Равные токи во встречно включённых обмотках наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Ф₁ и Ф₂. Результирующий магнитный поток равен нулю, ток во вторичной обмотке дифференциального трансформатора также равен нулю. Пусковой орган 2 находится в этом случае в состоянии покоя.

При прикосновении человека к открытым токопроводящим частям или к корпусу электроприёмника, на который произошел пробой изоляции, по фазному проводнику через УЗО кроме тока нагрузки I₁ протекает дополнительный ток - ток утечки (I_?), являющийся для трансформатора тока дифференциальным (разностным).

Неравенство токов в первичных обмотках (I₁ + I_? в фазном проводнике) и (I₂, равный I₁, в нейтральном проводнике) вызывает неравенство магнитных потоков и, как следствие, возникновение во вторичной обмотке трансформированного дифференциального тока. Если этот ток превышает значение уставки порогового элемента пускового органа 2, последний срабатывает и воздействует на исполнительный механизм 3.

Исполнительный механизм, обычно состоящий из пружинного привода, спускового механизма и группы силовых контактов, размыкает электрическую цепь. В результате защищаемая УЗО электроустановка обесточивается.

Для осуществления периодического контроля исправности (работоспособности) УЗО предусмотрена цепь тестирования 4. При нажатии кнопки "Тест" искусственно создается отключающий дифференциальный ток. Срабатывание УЗО означает, что оно в целом исправно.

3.3 Расчет эффективности зануления

Для эффективности работы зануления необходимо соблюдение условия:

(3.2)

где I_{к. з} - ток однофазного короткого замыкания, А;