Расчеты осветительного оборудования теплицы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Тепличное овощеводство сравнительно новая и интенсивно развивающаяся отрасль сельскохозяйственного производства нашей страны, получившая ускоренное развитие в начале 70-х годов преимущественно за счет строительства крупных тепличных комбинатов, использующих передовую технологию при высоком уровне механизации и автоматизации технологических процессов.

Увеличение производства овощей в защищенном грунте неразрывно связано с возрастанием потребления электроэнергии. Потребление электроэнергии возрастает ещё в большей степени вследствие вовлечения в производство более интенсивной технологии, создания высокомеханизированных и автоматизированных поточных линий и производств, более высокой энерговооруженности современного тепличного овощеводства.

Тепличное овощеводство относится к числу наиболее энергоемких производств. В среднем затраты на обогрев теплиц составляют 40...50% от себестоимости продукции. К примеру, на обогрев 1 га зимних теплиц расходуется более 200 т условного топлива в год, поэтому повышение эффективности его использования имеет важное народнохозяйственное значение.

Автоматизация технологических процессов в защищенном грунте позволяет экономить 15...20% теплоты при росте урожайности, улучшении условий труда обслуживающего персонала и подъеме общей культуры производства.

В России в защищенном грунте выращивают свыше 20 овощных культур, среди них по площади и валовому сбору преобладают огурец, томат и зеленый лук. Огурец - самая урожайная и рентабельная культура во всех световых зонах, включая субтропики и Заполярье.

Плод огурца употребляют в пищу в недозрелом состоянии в виде зеленца. Он обладает высокими вкусовыми и диетическими качествами, способствует выведению солей из организма человека, ароматен и богат белками.

1. Исходные данные

1.1 Генплан и благоустройство

Зимние теплицы расположены в Красноармейском районе в г. Волгограде на территории санитарно-защитной зоны ОАО «Каустик».

Тепличное хозяйство находится в черте города. Оно состоит из двух теплиц по 1га. Хозяйство имеет следующие здания и сооружения: административно-бытовые и вспомогательные помещения, цветочная оранжерея, оранжерея - зимний сад, склад минеральных удобрений. Вдоль участка теплиц запроектирован асфальтированный проезд шириной 4 м. Ограждения выполнены из железобетонных плит.

1.1.1 Теплицы. Архитектурно-планировочное и конструктивное решение

На участке расположены две теплицы 1га каждая. Теплицы предназначены для выращивания овощей в весенний период. Для выращивания рассады огурцов и томатов зимней посадки предусмотрено рассадное отделение площадью 0,095 га.

Несущими конструкциями теплиц являются металлические гнутые профили. Наружные стены и шатер выполнены из стекла толщиной 4 мм. Фундаменты монолитные столбчатые. Отопление теплиц осуществляется двумя самостоятельными системами: системой обогрева шатра и системой почвенного обогрева. Тепловая мощность на отопление шатра одной теплицы составляет 6,048 МВт, подпочвенного обогрева 0,535 МВт.

Теплоноситель для отопления t=70...95°C, для систем почвенного обогрева t=30.. .40°С. Для термической обработки почвы используется пар.

Нагревательные приборы:

а) система отопления - гладкие стальные трубки;

б) система почвенного обогрева - полиэтиленовые трубы.

Вентиляция теплиц естественная - через открывающиеся фрамуги остекления.

1.1.2 Внутриплощадные тепловые сети. Центральный тепловой пункт (ЦТП)

ЦТП предназначен для получения теплоносителя требуемых параметров, обусловленных технологий выращивания овощей, рассады деревьев, а также для распределения теплоносителя по потребителям и контроля его параметров.

Источником теплоснабжения и пароснабжения ЦТП является заводская котельная: параметры теплоснабжения - перегретая вода t=70...150°C, пароснабжение пар Р=475,2 кПа.

Расход тепла (перегретой воды) на теплоснабжение всего тепличного комплекса составляется 15 Гкал/ч, что соответствует тепловой мощности в 17,445 МВт.

Расход тепла (пара) на термическую обработку почвы составляет 3,7 Гкал/ч, что составляет количество тепловой мощности 4,303 МВт.

Технологическая схема ЦТП предусматривает:

а) получение постоянной температуры теплоносителя t=70...95°C в отопительных контурах теплиц, оранжереи - зимнего сада и цветочной оранжереи;

б) получение теплоносителя с постоянной температурой t=30...40°C для подпочвенного обогрева теплиц;

в) снижение давления пара с Р.=476,2 кПа до Р.=101,325 кПа (1 атм.) для термической обработки теплиц.[15]

1.1.3 Хладоснабжение

Поддержание заданной температуры в холодильной камере осуществляется с помощью холодильной машины АКФВ-4М холодопроизводительностью 4600 ккал/ч (5,4 кВт).

Применяется способ непосредственного охлаждения. Внутренняя температура камер t=4.. .8°С. Охлаждение конденсаторов водяное [15]

1.1.4 Энергоснабжение

Основание ТУ №02144 от 31/VII-78 г.

Для электроснабжения теплиц существует трансформаторная подстанция типа К-42-630 на два трансформатора по 400 кВт по схеме №1 без АВР на стороне 0,4кВ.

Питание ТП со стороны 6 кВ осуществляется от ТП-617, ТП-636 по кабельным линиям ВТП-617 и ВТП-636.

Питание потребителей электроэнергии теплиц осуществляется по кабельным линиям 0,4 кВ [15]

1.1.5 Телефонизация

Телефонизация административного корпуса осуществляется от телефонного шкафа №901 кабелем ТИП 20x2x0,5, положенного в телефонной канализации и по территории парка до объекта, абонентская телефонная сеть выполнена проводом ТРП 1x2x0,5 от телефонных распредкоробок КРТП 10x2 [13]

1.1.6 Радиофикация

Радиофикация осуществлена от городской радиотрансляционной сети стальным проводом через радиотрубостойку с абонентского трансформатора проводом ПВЖ-2,5. Абонентская разводка осуществляется ПТПЖ2х1,2 до розеток.

1.1.7 Водоснабжение

Внеплощадочные сети: для обеспечения хозяйственно-питьевых нужд теплицы проектом предусматривается перемычка Д-200 мм между существующими водопроводами 200 мм и Д-250 мм.

Для производственных нужд и полива зеленых насаждений предусматривается технический водопровод Д-150 мм с подключением к техническому водопроводу завода.

Строительная часть: колодцы В-1ПГ+В-6ПГ, ВТ-1+ВТЗ разработаны на основании планов профилей сети с выборкой данных из типового проекта 901-9-8 Вып II. Трубы стальные уложены на естественное основание. [15]

2. Выбор технологии производства огурцов в зимне-весенний период

В защищенном грунте огурец - самая урожайная и рентабельная культура, скороспелая, малосветотребовательная, выращиваемая во всех световых зонах, включая субтропики и Заполярье.

Плод огурца употребляют в пишу в недозрелом состоянии в виде зеленца. Последний обладает высокими и диетическими качествами, ароматен, улучшает переваримость пищи, богатый витаминами.

С развитием промышленного овощеводства и строительством крупных тепличных комбинатов связано появление «технологичных» сортов, обеспечивающих высокую производительность труда. К таким формам относят партенокарпические гибриды, обладающие мощным ростом и высокой облиственностью, что позволяет высаживать на единицу площади в два с половиной раза меньше растений, чем при выращивании пчелоопыляемых сортов. Это обеспечивает существенную экономию семян и рассады, сокращает затраты труда на уход за растениями и уборки урожая, исключает расходы на содержание и уход за пчелами. Благодаря высокой продуктивности данных гибридов и большой средней массе плода (800...400 г) с одного растения длиноплодных «партенокарпинов» за 4-4,5 месяца плодоношения снимают по 22...24 кг плодов.

Указанные особенности партенокарпических гибридов позволяют увеличить площадь, обслуживаемую одной тепличницей до 1100... 1300 м .

При этом существенно снижается себестоимость продукции, затраты труда (до 35...30 Чел.-ч. на 1 т)[13]

Нельзя не назвать и такое преимущество рассматриваемых гибридов, как высокие товарные качества, выравненность по величине и окраске плодов, отсутствие горечи, способность дольше сохранять качество при хранении. В плодах, образовавшихся без опыления и оплодотворения, после снятия с растений не происходит дозревание семян (плоды бессемянные), поэтому такие огурцы дольше не желтеют, остаются плотными и свежими, сохраняют высокую транспортабельность и хороший вкус.

В данной теплице выращивают длиноплодные гибриды отечественной селекции: длинноплодные - НИИОХ-412, Аэлита, Московский тепличный селекции НИИОХ.

На 1 га теплиц высаживают около 15000... 16000 растений, для чего необходимо высеивать около 18000 семян (600...650 г).

Семена перед посевом подвергают термической и химической обработке, а затем высеивают. Сеянцы пикируют в горшочки в фазе первого настоящего листочка. Посев осуществляется за 40 дней до посадки. Срок посева- 1...5 декабря, посадки - 2.. .5 января.

В рассадной фазе растения проходят тройной отбор: в момент пикировки, при расстановке рассады и перед посадкой.

Стандартная рассада партенокарпических гибридов, по данным ВНИИО, имеет следующие характеристики: возраст-30 дней; высота растений - 25...30 см; длина подсемядольного колена - не более 5 см; число листьев - 5...6; площадь листовой поверхности -6.. .7 дм ; сырая масса надземной части - около 35...40 г; сухая - около 2,5 г; корневая система - хорошо развита.

В блочных теплицах при ширине пролета 6,4 м растения высаживают в четыре ряда с междурядьями 160 см. Данная ширина междурядий предусмотрена для партенокарпинских сортов огурца в самом проекте блочной теплицы, в соответствии, с чем расположены и трубы подпочвенного обогрева и дождевания, а так же подпочвенные регистры.

Оптимальная схема посадки 160x40 см (1,6 растений на 1 м2).

Рассаду высаживают вертикально, что возможно при соответствии ее стандарту по высоте (25-30 см). После ее высадки растения поливают теплой (24...26°С) водой через систему дождевания (2...3 мин). В это время опасно повышение ночных температур (22...25°С), что вызывает вытягивание междоузлий, утончение стебля, а если воздух при этом сухой (относительная влажность воздуха 50-55 %), то и образование деформированных (куполообразных) листьев.

Через 2.. .3 дня после посадки на постоянное место растения подвязывают шпагатом к шпалере, Над каждым рядом растений располагают два ряда проволоки на расстоянии 50 см одна от другой. Чтобы улучшить условия освещенности внутри ряда, растения подвязывают поочередно, то к левой, то к правой проволоке создавая, таким образом, V-образную шпалеру. Затем проводят тщательное формирование растений в течение 2-2,5 месяцев от посадки, а с началом массового плодоношения следят лишь за тем, чтобы боковые побеги не выходили в междурядья, прищипывая их без учета количества листьев и завязей, и направляя их вниз и вглубь ряда.

Желтеющие листья и отплодоносившиеся побеги удаляют по мере их появления - срезают на кольцо острым ножом, а лучше специальными ножницами для обрезки.

Формирование верхней части растений и удаление желтых листьев и старых побегов следует проводить раздельно, чтобы не перенести инфекцию на верхние молодые побеги. Лучше выполнять указанные работы при пониженной влажности воздуха, тогда быстрее заживает раненая поверхность.

До начала плодоношения температуру воздуха поддерживают в солнечную погоду 22...24°С. Относительную влажность воздуха в теплицах 75...80%. Резкие колебания, как температуры, так и влажности воздуха ослабляют растения и вызывают появление заболеваний. На ранних фазах роста огурца причинами массового отмирания завязей нередко бывают понижение температуры воздуха, охлаждения грунта ниже 15...12°С, а чаще полив холодной водой температурой ниже 15°С.

При образовании в теплице застоя воздуха и повышения относительной влажности воздуха до 95% в течение 7-10 дней на листьях огурца появляются симптомы аскохитоза (листовая форма). В связи с этим в зимнее и ранневесеннее время, когда форточки еще не открывают, проводить полив следует в утренние часы малыми дозами. При недостатке или избытке влаги в почве развитие растений нарушается, опадают завязи, отмирают листья, деформируются плоды и снижается урожай. Резкие колебания влаги в почве приводят к растрескиванию стеблей, особенно в начале плодоношения, когда стремясь усилить налив плодов, резко увеличивают норму полива. Поэтому режим поливов следует соблюдать строго (табл. 2.1). Оптимальным содержанием влаги в грунте считается в начале вегетации огурца - 75...80% НВ, в период плодоношения -85...95%.

При посадке рассады партенокарпического огурца в начале января сбор плодов начинается через 40.. .45 дней.

Собирают плоды длиноплодных огурцов не реже 2 раз в неделю, чтобы не было переросших. Съём плодов проводят ранним утром, пока они не нагрелись, так как собранные после полудня при высокой температуре хуже хранятся. Плоды срезают ножом или специальными ножницами и укладывают в ящики, которые стоят на тележках в междурядьях, и вывозят из теплицы. Средняя урожайность партенокарпического огурца на 1 июля у длиноплодных гибридов 24.. .28 кг/м , в лучших звеньях она достигает 30.. .32 кг/м .

3. Выбор и расчет технологического оборудования

3.1 Виды технологических операций в зимних теплицах

В процессе подготовки теплиц к высадке рассады и к дальнейшему уходу за растениями, на качество производимых работ в большей степени влияет применяемое технологическое оборудование.

В блочных зимних теплицах можно выделить следующие звенья технологических операций:

Обработка почвы в теплицах:

а) очистка и обеззараживание тепличных конструкций;

б) дезинфекция грунта;

в) внесение удобрений;

г) вскапывания почвы;

д) фрезерование почвы.

Посев семян в рассадном отделении.

Уход за рассадой:

а) досвечивание и освещение;

б) полив.

Подготовка рассады к посадке:

а) выборка рассады;

б) транспортировка к месту посадки.

Посадка рассады.

Уход за растениями в процессе роста:

а) освещение;

б) подкормка углекислотой;

в) полив.

Создание микроклиматических условий.

3.2 Обработка почвы в теплицах

Обработка почвы в теплицах должна обеспечивать хороший воздушный и водный режимы на весь период вегетации растений.

Важнейшим требованием к технологии обработки почвы является создание в стыковом горизонте пахотного и подпахотного слоев почвы хорошей проницаемости для воды. Поэтому обработка почвы включает два основных этапа: вскапывание на полную глубину подпахотного слоя и на глубину 12-18 см перед посевом и посадкой культур.

Вскапывают почву с оборотом пласта, извлечением нижнего слоя с поверхности и с захватом следов верхнего слоя почвы.

3.2.1 Вскапывание почвы

Наилучшим образом технологическим требованиям обработки почвы отвечает роторный копатель КР-1,5, агрегатируемый с трактором МТ-ЗОТ.

Роторный копатель КР-1,5 состоит из рамы, центрального редуктора, ротора, механизма регулировки глубины обработки и карданной передачи.

3.2.2 Фрезерование почвы

Поверхностную обработку почвы перед посевом или посадкой проводят тепличной электрофрезой ФС-0,7А.

Основными узлами ФС-0,7 А являются: электродвигатель, редуктор с муфтой включения и предохранительной муфтой, ротором, ходовыми колесами, рукояткой управления и приспособлением для намотки кабеля.

Машина комплектуется кабелями длиной 75 м.

Краткая техническая характеристика почвообрабатывающих машин сведена в таблицу 3.1.

Таблица 3.1 - Краткая техническая характеристика почвообрабатывающих машин

Показатель	КР-1,5	ФС-0,7
Ширина захвата, м	1,5	0,7
Диаметр ротора, мм	1000	420
Скорость вращения ротора, мин"1	38	200
Масса, кг	630	180
Агрегатируется с	МТ-ЗОТ	AHP100S2Y3
Рабочая скорость, км/ч	1,5-2,2	1,0
Производительность, га/ч
Чистой работы	0,42	0,07
Сменного времени	0,17	0,05
Необходимая мощность, кВт	20,3	4,0

Исходя из того, что по технологическим требованиям обработка почвы фрезерованием должна проводиться в течение двух дней перед посадкой, рассчитаем необходимое количество электрофрез ФС-0,7А для проведения этой операции.

Рассчитаем количество фрез:

n=F/t•П,(3.1)

где F- площадь обрабатываемой почвы, га, равная 1 га

П- сменная производительность одной фрезы, га/ч

t- количество часов в смену, ч, равное 6 ч.

n=1/(0,07•6)=2,3

Принимаем число фрез равное 3.

Тогда потребляемое количество электроэнергии на фрезерование будет:

Ar=Tr•P?=2•N•4•P?,(3.2)

где Тг - количество часов работы в год, ч;

Р?- суммарная мощность трех фрез, кВт;

N- количество дней работы.

Аг=2•2•6•12=288 кВт•ч.

3.2.3 Посев семян в рассадном отделении

Для посева овощных культур, в том числе и огурцов, в рассадном отделении применяется самоходная пневматическая сеялка равномерного высева с электроприводом СМ-0,7 с шириной захвата 0,7 м и мощностью электропривода 1,85 кВт. Производительность сеялки, равная 740-1200 м /ч, обеспечивает равномерный засев рассадного отделения за одну смену [13].

Потребляемое количество электроэнергии:

Аг=2•2•6•1,85=44,4 кВт•ч

3.3 Уход за растениями

3.3.1 Электрическое досвечивание

Во время роста рассады проводят досвечивание в зимний период лампами искусственного освещения.

Расходное отделение оборудуют различными системами электрического досвечивания. В данной теплице примем систему на основе облучателей ОТ-400.

Тепличный облучатель ОТ-400 состоит из ртутной лампы типа ДРЛФ-400 и пускорегулирующей аппаратуры, которая изготавливается заводом изготовителем в двух исполнениях: индуктивная и емкостная. Облучатели с индуктивной ПРА имеют обозначение ОТ-400Н, а емкостной ОТ-400Е.

Применение емкостных и индуктивных ПРА в сочетании 1:3 до 1:1 обуславливается необходимостью взаимокомпенсации токов в системе электропитания, повышения cos ф.

В комплект облучателя входят: дроссель балластный в корпусе, патрон, провода для питания с армированной штепсельной вилкой и розеткой, узел подвеса, уплотнительное кольцо с лампой.

Облучатель ОТ-400Е отличается от ОТ-400Н наличием блока конденсаторов. Масса облучателей ОТ-400Е - 11 кг, ОТ-400Н - 6,9 кг, номинальная мощность лампы 400 Вт, световой поток 12800 Лм [11].

Преимущества облучателя ОТ-400 перед другими тепличными облучателями заключается в отсутствии затенения рассады. Лампы ОТ-400 с внутренним люминофором не препятствуют прохождению естественного дневного света и не затеняют рассаду.

Облучатели ОТ-400 не нужно ежегодно монтировать и демонтировать в рассадном отделении.

Узел подвеса позволяет поднять лампу для проезда под ними транспортных средств, а также изменять расположение лампы в горизонтальной плоскости и тем самым регулировать интенсивность излучения.

Таблица 3.2 - Режим электродосвечивания при выращивании рассады огурцов

Фазы выращивания рассады (огурец)	Ежедневно	Всего, дней
Всходы	24	2-3
Рассада:
До расстановки	16	12-15
После расстановки	15	20-25

Режим продолжительности дополнительного освещения в рассадном отделении теплицы представлен в таблице 3.2. Такой режим обеспечивает более высокий уровень освещенности в первых фазах выращивания рассады, способствует созданию мощной корневой системы, развитию листового аппарата.

3.3.2 Расчет системы электрического досвечивания

В соответствии с условиями естественного облучения в теплицах, вся территория нашей страны делится на 8-м световых зон. Границы зон указаны в «нормах технологического проектирования теплиц и тепличных комбинатов». Волгоградская область входит в пятую световую зону. Исходя из этого рассчитаем требуемую искусственную фитооблученность:

Еn=((Dе-Не)•Кфт)/ф, фнт/м2(3.3)

где De - доза облученности или экспозиции требуемая для нормального развития растений;

для рассады Demin=3 00... 400 Вт•ч/м2;

Не- экспозиция естественного облучения в течении суток, ч;

Кфт=0,5 фнт/Вт

En=((400-243)•0,5)/7... 18)=11,2.. .4,4(фнт/м2)

Светотехнический расчет установки будем вести точечным методом, в основе которого лежит минимальная облученность. При этом коэффициент минимальной освещенности:

Z=Eminф/Emaxф>0,7(3.4)

где Еminф и Еmaxф - соответственно минимальная и максимальная облученности на расчетной поверхности.

Будем считать лампы ДРЛФ точечными источниками. Высоту подвеса облучателей принимаем 0,5 м. Это минимальная высота подвеса ламп над растениями во избежание перегрева растений.

Построим зависимость фитооблученности от расстояния до облучаемой поверхности при постоянной высоте подвеса (h=0,5 м). Для этого используем продольную кривую светораспределения лампы ДРЛФ-400.

Последовательно задаемся значениями расстояний по радиусу от проекции лампы на облучаемую плоскость. Определяем угол а между осью облучателя и направлением на точку по формуле:

a=arctg(ф/h),(3.5)

где h- высота подвеса облучателя, м;

ф- радиус, м.

a=arctg(0,2/0,5)=21,8°

По углу а находим силу света в направлении этого угла и пересчитываем ее на фитооблучение:

ІфL=ІL• Kф,(3.6)

где Кф - коэффициент перевода светового потока в фитопоток, фкт/м

1ф1=2800-1,375-10~3=3850 мфнт. Фитооблученность найдем по формуле:

Еф=(Іф1/соs3L)/h2,

Еф=(3850•0,932)/0,52=12320 мфнт/м2 Аналогично рассчитываем остальные значения Еф при различных радиусах г. Результаты этих расчетов сведены в таблицу 3.3.

Таблица 3.3 - Результаты расчета зависимости фитооблученности от радиуса

Параметры		Расчетные значения
х, м	о	0,2	0,4	0,6	0,8
tga	0	0,4	0,8	1,2	1,6
a	0	21,8	38,8	50,2	58
cosa	1	0,93	0,78	0,64	0,53
cos3a	1	0,8	0,47	0,26	0,15
II,	2500	2800	2900	1990	1600
Еф,мфнт/м	13750	12320	7500	3720	1640

Графически эта зависимость представлена на рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 - Зависимость фитооблученности от радиуса

Из графика Еф=f(r) находим rА=0,26 м. Еmin=11,2фнт/м2[G]

Рисунок 3.2 - Размещение облучателей на плане

Облучатель в точке В создается в основном двумя ближайшими источниками, поэтому из того же графика по облученности от одной лампы

Emin 1b=1 1,2/2=5,6 фнт/м2 Определяем гв=0,49 м.

При расчете облученности в точке С необходимо учесть влияние четырех соседних с ней облучателей:

Emin ic=Emin/4=l 1,2/4=2,8 фнт/м2 Находим гс=0,67 м

По полученным трем значениям окончательно принимаем расстояние от проекции облучателя до края грядок г=0,1 м.

Расстояние между лампами, равное меньшему из расстояний, определенных по гв и гс :

LB=2(3.8)

LB

LC(3.9)

LC

Светотехнический расчет можно считать оконченным. Произведем конструктивный расчет параметров облучательной установки.

Число облучателей в ряду

n=L/LB(3.10)

где L- длина одного ряда модулей рисунок 3.3

n=(75-5-2•0,8)/(2•0,96) Принимаем 36 облучателей в ряду одного блока.

Рисунок 3.3 - Схема расположения облучаемой территории. Число рядов облучателей над грядкой берем 3



Рисунок 3.4 - Расположение рядов облучателей по ширине грядке

Тогда общее число облучателей в расходном отделении будет равно:

N=n•m•a(3.11)

где n - количество облучателей в ряду;

m- число рядов над грядкой;

а - число грядок.

N=36•3•8=864 шт.

Тогда установленная мощность всей облучательной установки будет:

РУ=N•РЛ(3.12)

где Рл=400 Вт - мощность одной лампы.

Ру=864•400=354600 Вт.

3.3.3 Расчет освещения бытовых, административных и вспомогательных помещений.

Расчет произведем методом удельной мощности. Удельная мощность осветительной установки представляет собой частное отделение общей установленной мощности светильников на площадь освещаемого помещения.

Этот метод вытекает из метода светового потока и значения удельной мощности зависит от типа светильника, от типа и мощности ламп, от характеристик освещаемого помещения. Величина удельной мощности может быть определена по формуле:

РУД=(Еmin•Z•К)/(з•Нсв)=(Pнл•N)/S,(3.13)

где Emin- минимальная нормируемая освещенность для данного вида помещений, лк;

Z - коэффициент минимальной освещенности;

з|- коэффициент использования светового потока;

К- коэффициент запаса;

НСB- световая отдача, лм/Вт;

Рнл - номинальная мощность лампы, Вт;

N- количество ламп, шт;

S - площадь помещения.

Удельная мощность в зависимости от этих параметров и типа светильника находится по литературе [6].

Затем вычисляется полная электрическая мощность осветительной установки:

Pус=Pyд•S,(3.14)

По справочным таблицам [5] выбираем лампу исходя из условия:

Рлрасч=Руст/N(3.15)

Рнл=(0,9...1,2)-Рлрасч(3.16)

Проверочным расчетом проверяют соответствие Emin фактическое и Emin табличное.

Pудтаб=Руст/S(3.17)

Еminфакт=(0,9... 1,2)•Emin,(3.18)

Покажем последовательность расчета на примере венткамеры:

1 .Тип лампы Б215-225-200;

2.Тип светильника НСП11-200-331;

З.з=65%;

4.Emin=30 лк;

5.S=21,6m2;

6.К=1,3.

Выбираем Руд в зависимости от Emin, S и h (h<3 м). Здесь

Руд=9,1Вт/м2. И

Расчетная мощность лампы по (3.14) при условии установки одного светильника:

Ррасч.л=9,1•21,6=196,56 Вт. Выбираем стандартную лампу Б215-225-200.

Рнл=(0,9... 1,2)•196,56=179,9.. .235,8 Вт. Условие выполняется.

Руд.факт=200/21,6=9,26 Вт/м2. Находим Еmin.факт =30,5 лк

Еmin.факт=(0,9...1,2)•30=27...36 лк. Условие выполняется.

Расчет остальных помещений сведен в таблицу 3.4.

Произведем расчет электрической части электрического освещения административных и вспомогательных помещений.

Имея в виду, что групповые щитки располагаются по возможности в центре электронагрузок, в местах обеспечивающих обслуживание. Осветительную нагрузку делим на группы и размещаем ее равномерно по фазам питающей сети.

Момент нагрузок находим по формуле:

М=?Р•1,(3.19)

где ?Р - суммарная мощность группы, кВт;

1- расстояние до центра нагрузок, м.

Для примера рассчитаем сечение провода для помещения растворного узла минеральных удобрений:

М=4,5-150+7,5-150+7,5-150+10,5-150+10,5-150+13,5-150=8,1кВтм Сечение провода в группе найдем по формуле:

S=M/(c•Au%),(3.20)

где с - характеристический коэффициент линии; Аи% - потеря напряжения, [13]

с=12,8 (для двухпроводной сети переменного тока 220 В) S=8,1 /(12,8-0,42)=1,51 мм2

Выбираем провод ВВГ-2,5 [3]с ІДОП=30 А Номинальный ток по группам будет

Ін=Ргр/Vф,(3.21)

Ін=900/200=4,1 А

Ін<Ідоп, значит провод проходит по условию нагреваемости. Найдем действительную потерю напряжения:

Au%=8,1/(7,4•2,5)=0,42%

По условию потери напряжения провод находится в пределах нормы. Расчет сечения провода для других групп аналогичен и сведен в таблицу 3.5.

Осветительный щит выбираем по [3], учитывая условие среды конструктивное исполнение, аппаратуру управления и защиты.

ЩР1-П-1А-250-2/0С4УЗ.

Для административного здания выбираем осветительный щит ПР85031203-2Уол2,с аппаратом на вводе ВА51-35 и автоматами на группах ВА51Г-25 (для первого этажа), щит ПР8503-1203.2УХЛ2,с аппаратом на вводе ВА51-35 и автоматами на группах ВА51Г-25 (для второго этажа).

Все осветительные установки должны быть защищены от режимов к.з. Защита от ненормальных режимов осуществляется плавкими предохранителями или автоматами с комбинированными расцепителями. Ток установки автоматов рассчитывается по соотношению:

Із?Ір•К3,(3.22)

где І3- ток аппарата защиты, А;

Ір- расчетный ток защищаемой группы, А;

К3 - отношение номинального тока установки теплового расцепителя автомата к рабочему току лампы, для ламп накаливания К3=1,4, для люминесцентных ламп К3=1,0.

Для группы 1,1 (первый этаж):

І3=720/220=3,3 А

ІР=1,4-3,3=4,62 А

Выбираем автомат с номинальным током расцепителя Інр=5 А.

Остальные группы рассчитываются аналогичным способом, результаты расчетов сведены в таблицу 3.5.

Таблица 3.4 - Расчет освещения административных помещений

	Наименование помещения	Тип светильника	Emin, лк	S,m2	Pуд, Вт/м2	Ррасч, Вт	Рл,Вт	Количество ламп, шт	Pуст, Вт
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
			I-этаж, h=3,	6
1	Вестибюль	пвлм	100	68,5	9,2	630,2	40	8(2x40)	640
2	Раст. узел минеральных удобрений	сх	30	61,5	13,8	849,0	150	6	900
3	Раст. узел ядохимикатов	наш	50	59,1	20,0	1182,0	200	6	1200
4	Комната дежурных слесарей	ОДР	150	15,6	14,4	244,6	40	3(2x40)	240
5	Узел управления	ОДР	75	37,5	10,0	375,0	40	5(2x40)	400
6	Электрощитовая	1111Р100	50	15,2	29,0	437,9	100	4	400
7	Инвентарная	ППР100	30	21,3	10,2	216,0	100	2	200
8	Коридор	ППР100	20	11,1	7,7	85,5	40	2	80
9	Венткамера	НСП11	30	21,6	9Д	196,5	200	1	200
10	Упаковочная	ОДР	150	68,0	11,8	802,4	40	10(2x40)	800
11	Бокс	ОДР	100	68,0	7,2	489,6	40	6(2x40)	480
12	Машинное отделение	нспоз	30	15,0	20,0	300,0	60	5	300
13	Комната агронома	пвлм	200	17,8	27,0	480,6	40	6(2x40)	480
14	Раздевалка женская	ОДР	75	30,0	8,2	246,0	40	3(2x40)	240
15	Раздевалка мужская	ОДР	75	15,5	9,8	151,9	40	2(2x40)	160
16	Охлаждающая камера	ОДР	20	2,9			100	1	100
17	Коридор	ОДР	75	77,8	8,2	637,9	40	8(2x40)	640
18	Столовая	пвлм	100	70,0	9,2	644,0	40	8(2x40)	640
19	Склад стекла	нспп	20	13,7	14,0	192,5	200	1	200

Таблица 3.5 - Расчет осветительной установки

Номер группы 1	1гР,А 2	Аппарат защиты	М=1Р-1, кВтм		S, мм2	?U, %	фаза	Ргр, ВТ
		тип	Ан.р.? А
		3	4	5	6	7	8	9	10
1-этаж	42,15	ВА51-35	63,00			ВВГ-5хЮ			9300
Гр.1.1	3,30	ВА51Г-25	5,00	9,48	0,68	ВВГ-Зх2,5	0,49	В	720
Гр.1.2 Гр.1.3	5,40 3,10	ВА51Г-25 ВА51Г-25	8,00 5,00	15,90 11,56	1,15 0,83	ВВГ-Зх2,5 ВВГ-Зх2,5	0,82 0,60	А С	1200 680
Гр.1.4	2,90	ВА51Г-25	5,00	6,32	0,46	ВВГ-Зх2,5	0,33	А	640 800
Гр.1.5	3,60	ВА51Г-25 ВА51Г-25	6,30 5,00	9,30	0,67	ВВГ-Зх2,5	0,48	В
Гр.1.6	3,40			13,56	0,98	ВВГ-Зх2,5	0,70	С	750
Гр.1.7	3,55	ВА51Г-25	5,00	13,30	0,97	ВВГ-Зх2,5	0,69	А	780
Гр.1.8	3,60	ВА51Г-25	6,30	8,80	0,63	ВВГ-Зх2,5	0,46	В	800
Гр.1.9	2,90	ВА51Г-25	5,00	12,15	0,88	ВВГ-Зх2,5	0,63	С	640
Гр.1.10	2,90	ВА51Г-25	5,00	9,30	0,67	ВВГ-Зх2,5	0,78	А	640
Гр.1.11	3,40	ВА51Г-25	5,00	14,30	1,03	ВВГ-Зх2,5	0,74	В	750
Гр.1.12	4,10	ВА51Г-25	6,30	8,10	6,06	ВВГ-Зх2,5	0,42	С	900
И-этаж	22,70	ВА51-35	40,00			ВВГ-5хЮ			4900
Гр.2.1	3,55	ВА51Г-25	5,00	7,07	0,51	ВВГ-Зх2,5	0,37	А	780
Гр.2.2	4,00	ВА51Г-25	6,30	10,80	0,78	ВВГ-Зх2,5	0,56	В	880
Гр.2.3	3,20	ВА51Г-25	5,00	5,61	0,41	ВВГ-Зх2,5	0,29	С	700
Гр.2.4	3,55	ВА51Г-25	5,00	8,42	0,60	ВВГ-Зх2,5	0,44	А	780
Гр.2.5	4,40	ВА51Г-25	6,30	12,40	0,90	ВВГ-Зх2,5	0,64	В	960
Гр.2.6	4,00	ВА51Г-25	6,30	8,10	0,59	ВВГ-Зх2,5	0,42	С	880

3.3.4 Подкормка растений СО2

Наиболее распространенным способом обогащения углекислотой воздуха в теплицах является сжигание природного газа в генераторах СО2. Генератор УГ6 выполнен из антикоррозийных материалов. Он состоит из камеры сгорания с защитным контуром, газовой горелки, электромагнитного клапана газового запальника, термопары и главного газового крана [13].

Таблица 3.6 - Основные технические данные УГ-6

Производительность, м3/ч	4,5
Номинальное давление газа, кПа	4,2
Габариты, мм:
Длина	700
Ширина	600
Высота	430
Масса, кг	33

3.3.5 Полив

Полив предназначен для поддержания жизнедеятельности растений, а так же для обеспечения растений необходимой влажностью.

Поливную сеть монтируют из труб ПХВ, желательно светонепроницаемых, чтобы в них не образовывались водоросли. Расстояние между поливными трубами берем 1,6 м, что соответствует схеме посадки растений и обеспечивает равномерность полива. Трубы укомплектованы вертикальными вставками, с помощью которых осуществляется переход с верхнего полива на нижний и наоборот.

Для полива применяются форсунки стержневые, щелевые, дуговые. Стержневые получили широкое распространение, но имеют сложное устройство. Щелевые более просты и надежны в работе. Дуговые по сложности близки к стержневым, но обеспечивают более высокую равномерность полива.

Принимаем щелевые форсунки и четырехтрубную систему полива. Расход воды одной форсунки равен 1,6 л/мин [13].

Длина одного блока системы полива 35 м, тогда общее число форсунок будет 3675 шт. на 1 га.

Рассчитаем насосную установку и выбираем насосы для создания необходимого давления в трубах и необходимого количества воды.

Подача насоса составляет:

QH=Qmax.ч= (R•Rcyт•Qcp.cyт)/(24•з),(3.22)

где Qmax.ч - возможный максимальный часовой расход воды, л/ч;

R- коэффициент неравномерности часового расхода воды;

Rсут - суточный коэффициент неравномерности;

з|- КПД установки. Среднесуточный расход воды:

Qср.сут=?gi•ni,(3.23)

где gi- поливная норма, л/м2;

ri- поливная площадь, м2.

Для огурцов минимальная норма полива составляет 5... 8 л/м2 [20]

Qcp.cyт=8•9480=75264 л/сут.

Qh=Qmax.ч= (1,5•1,1•75264)/(24•0,9)=5749 л/ч Необходимый напор насоса определяем по формуле:

H=P/(p•g),(3.24)

где Р - давление;

р - плотность воздуха, кг/м3;

g - ускорение свободного падения.

Н=350•103/(1000•9,81)=35,7 м.

По расходу воды и напору выбираем консольный моноблочный насос марки КМ-6/40.

3.4 Создание микроклиматических условий

Обогрев назначен для поддержания требуемого уровня температуры воздуха и почвы в теплице.

3.4.1 Обогрев шатра

Общий вид системы обогрева шатра показан на рисунке 3.5. На ввод системы подается теплоноситель вода с t=70...95°C. Трубы системы отопления гладкие стальные [19].

3.4.2 Обогрев почвы

Система подпочвенного обогрева состоит из 132 регистров, каждый из которых представляет собой петлю из трубы диаметром 51 мм, длиной 100 мм. Рабочий объем системы обогрева составляет 75 м3, производительность сетевого насоса равна 250 м3/ч. Это обуславливается необходимостью уменьшения времени разгона объекта при регулировании температуры.

Общий вид системы показан на рисунке 3.6.

3.4.3 Вентиляция

В блочных зимних теплицах с шириной пролета 6,4 м, осуществляется естественная вентиляция через открывающиеся фрамуги, и используется схема трубчато-реечного привода.

Трубчато-реечный привод для системы вентиляции состоит из:

1 - фрамуга;

червячный редуктор;

продольный вал;

реечный механизм;

наклонный вал;

горизонтальный вал;

шестеренчатый редуктор;

мотор-редуктор.

Рисунок 3.5 - Система обогрева шатра блочной теплицы площадью 1 га: Регистры: 1-обогрев кровли; 2- торцевой обогрев; 3- надпочвенный обогрев

Рисунок 3.6 - Система подпочвенного обогрева теплицы: а- разрез элемента обогрева; б - общая система: 1.-регистры подпочвенного обогрева; 2.- насос; 3.- клапан

В исполненном механизме МЭО-16-63;

Мн=1,6 кг•с•м; Mnvc=2,4 кг•с•м. Время одного оборота выходного вала 63 с, Мэм=16 н•м.

Рассчитаем двигатель для привода МЭО-1,6 Эквивалентная мощность за рабочий период:

PэМ=MЭM • w,(3.25)

где w - частота вращения мотор-редуктора, об/ч

Рэм=16•63=1008Вт Эквивалентная мощность на валу электродвигателя:

Рэ=Рэм/зп,(3-26)

где зп. - КПД передачи.

Рэ=1008/0,95=1061 Вт.

Выбираем электродвигатель 5А80А4УЗ [10] исполнение по степени защиты IP54, способ охлаждения ICO141.

Рн=1,1кВтIH=2,76AMmin=l,6

cos ф=0,8Іп=5,5 • ІнМк=2.2

л=0,75mi=2,0n=1410 мин-1

Номинальный момент Эл. двигателя:

MH=PH / wH,(3.27)

где Рн - номинальная мощность ЭД, кВт;

wH - частота вращения номинальная, рад/с.

Мн=1100/141=7,33 Н-м.

Требуемый номинальный момент ЭД и его мощность по перегрузочной способности:

Ми.п.=(1,25-Мс1) / Мк,(3.28)

где МсГ приведенный момент сопротивления

Mc1=(MэМ•wM) / wH,(3.29)

где wM и wH - угловая скорость приводного вала машины и ЭД соответственно, рад/с,

Мс1=(16•63)/141=6,72 Н•м Мн.п=(1,25•6,7)/2.2=3,81 Н•м

Pн.п=Mн..п • wH,(3.30)

Рн.п =3,81•141=572,7 Вт Электродвигатель 5А80А4УЗ удовлетворяет условию:

Мн > Mн.п.

Номинальная мощность ЭД по условию пуска

Мн.пуск=( 1,25 *Мс2)/(Мmin•U2),(3.31)

где Mmin- минимальный момент ЭД, Нм.

Мс2=(М2 • wM)/ wH,(3.32)

Мс2=(16•63)/150=6,72

Мн.пуСК=(1,25•6,72)/(1,6•0,9752)=5,52 Н•м

Мн.пуск<Мн

5,52<7,33

Двигатель проходит по условиям. Принимаем 4 двигателя 5А80А4УЗ для привода системы вентиляции блочной теплицы.Таблица 3.7 - Перечень выбранного оборудования

Наименование рабочей машины	Q, м	N, шт	Рабочая машина	Паспортные данные	кВт	К3	Тгод, час	Ртах, КВТ	д кВт-ч
			а	Р 1 потр.э кВт	тип	исполнение	Р„, кВт	п, мин"1		COS(p
Роторный копатель	1,5	1	0,17 га/ч	20,30	МТ-ЗОТ	-	22 л.с.	-	-	-	-	-	-	-	-
Электрофреза	0,7	з	0,05 га/ч	4,00	АИР10082УЗ	IP54	4,0	1435	0,81	0,85	4,90	0,8	18,0	11,76	211,7
Сеялка пневматическая	0,7	]	740 м/ч	1,85	AHP100LB8	IP54	1,5	700	0,86	0,75	1,98	0,8	24,0	1,58	37,9
Насос сетевой-1	4,0	1	6 м3/ч	11,00	АИРМ132М4У 3	IP54	11,0	1450	0,88	0,71	12,50	0,8	18,4	10,00	184,0
Насос сетевой-2	5,0	1	25(Гм3лГ	37,00	5А200М2УЗ	1Р54	37,0	2945	0,90	0,75	41,00	1,0	24,0	41,00	984,0
Насос сетевой-3	10,0	1	250 и'1ч	37,00	5А200М2УЗ	IP54	37,0	2945	0,90	0,75	41,00	1,0	24,0	41,00	984,0
Мотор редуктора	-	4	-	1,10	5А80А4УЗ	IP54	1,1	1420	0,81	0,75	1,35	0,8	52,2	4,32	225,5
Облучательная установка	-	1	-	354,60	ОТ-400	-	355	-	-	0,98	354,60	1,0	880,0	3506,00	312400,0

3.5 Расчет пускозаиштной аппаратуры и внутренних проводок

3.5.1 Расчет проводов для установки электрического досвечивания

Размещаем на плане облучатели и осветительные щитки. Намечаем проводки. Произведем расчет на примере половины блока рассадного отделения, расчет другой половины будет аналогичен и его результат приводится на расчетной схеме облучательной установки.

Рассмотрим следующую схему.

Рисунок 3.7 - Схема проводки облучательной установки

Сечение провода на вводе к силовому щиту определяем по формуле:

SoA=((MoA+MAB+MAc)+a•?mc+a•?mB)/(c•AU%),(3.33)

где МоА - момент нагрузки на вводе в теплицу, кВт-м;

МАВ, МАс - момент нагрузок на вводе к осветительным щиткам, кВт•м;

?mc, а•?mв - моменты нагрузок групп;

a - коэффициент приведения [5];

с - коэффициент сети [5];

AU%- расчетная допустимая потеря напряжения, %.

Soa=(177,3•150+88,65•22+88,65•8+1,85•(2•104,4+2•97,2))/(77•2,5)+((2•89,3 +2•82,1+2•68,4)•1,85)/ (77•2,5)=172 мм2

Из справочной литературы [3] выбираем ближайшее стандартное cечение- 185 мм2 и кабель ВВТ-185,1ДОП=350 А. Рассчитаем рабочий ток линии по формуле:

IH=P/(v3•Uф•cosф),(3.34)

IH=177300/(v3•380•0,92)=292,8 A

Ідоп ? Ін,(3.35)

350>292,8

Выбранное сечение удовлетворяет условию (3.35) по нагреву. Фактическая потеря напряжения находится по формуле:

AUoa %=Moa/(Sctoa•с),(3.36)

AU0A %=26595/(77•185)=l,86% Сечение на участках АВ и АС находим по формуле:

S?=(M?+?mi)\(c•(AU%-AUoA%),(3.37)

Sab=(709,2+1,85•1032,8)/(77•0,64)=53,1mm2

SAc=(1950,3+1,85•1032,8)/(77•0,64)=78,3mm2

Выбираем стандартное сечение (70 мм и 95 мм)

Ін=Р/(3•Uф•соsф),

IH =88650/(3•220•0,92)=146 A

Условие (3.35) выполняется.

Проверим сечение по потере напряжения:

?UAB%=709,2/(77•70)=0,14 %

?UAC%=1950,3/(77•95)=0,23 %

Определим сечение провода в группе:

STP=MTP /(c•(?U%-?Uoa%-?Uab%)),(3.38)

STp= 104,4/(12,8-0,5)= 16,3 мм2 Выбираем гибкий кабель КРПТ-Зх25 [7]

Рабочий ток группы:

ІР =Pp/(Uф • cosф),(3.39)

Ip=7200/(220•0,92)=35,6 A

Ір ? Ідоп

35,6<125

Условие выполняется.

Произведем суммирование потерь напряжения в группе, на участке АВ и ОА, при этом должно выполняться следующее условие:

?UTp%+?UAB%+?Uoa%??U%(3.40)

0,33+0,14+1,86?2,5

2,33%?2,5% Условие выполнено.

Расчет сечения проводов остальных групп проводится аналогично, и его результат сведен на расчетную схему облучательной установки.

3.5.2 Расчет внутренних проводов и ПЗА силового оборудования

Номинальный ток двигателя:

1Н=(Рн•103)/(v3 •Uн•зн•cosф),(3.41)

где Рн - номинальная мощность ЭД, кВт;

UH - номинальное напряжение сети, В;

зн - номинальный КПД эл. двигателя;

cosф- номинальный коэффициент мощности.

Ін=(37•103)/(vз•380•0,8•0,75)=93,7А Пусковой ток двигателя:

1п=Ін • Кп,(3.42)

где Кп - кратность пускового тока. Ток длительно допустимый:

1дд = Ін/Кп1•Кп2•'Кпз,(3.43)

где Кп1 поправочный коэффициент, зависящий от температуры земли и воздуха [24];

Кп2 - поправочный коэффициент на количество кабелей, лежащих рядом в земле [24];

Кп3 - поправочный коэффициент для кабелей, лежащих в земле, в зависимости от удельного сопротивления земли[24]1д=93,7/0,96•0,98•1=99,6А'

По длительно допустимому току выбираем кабель АВВГ-35 [24]. Полное сопротивление линии находим исходя из расчетной схемы, изображенной на рисунке 3.8.

Выбираем сечение кабеля от распределительного щита до вводного:

IH=1,2•(?Ip-0,4•In.max),(3.45)

где ?1Р - сумма рабочих токов;

Рисунок 3.8 - Расчетная схема силовой проводки. Ток длительно допустимый

1дд=32,3/(0,96•0,78•1)=43,17 А Выбираем кабель АВВГ-10 сечение 10 мм2. Выбор воздушного автомата произведем из условия:

Ін.р. > Ін , (3.46)

Выбираем автомат ВА8833 с номинальным током расцепителя 50 А [3] с кратностью тока срабатывания отсечки 14 А и коэффициентом Кн=1,2. Произведем правильность выбора автомата по условию:

1со>1п • Кн (3.47)

1П•КН=468•1,2=561,6 А

Ток срабатывания отсечки:

1со=(1нР • 1со)/1нр,(3.48)

1со=50 • 14=630 А 630А>561,6А

Условие (3.47) выполняется, автомат выбран верно. Предельная коммутационная способность автомата ВА8835 равно 6 кА.

Магнитные пускатели для схемы управления ОРМ-1 выбираем по величине номинального тока, по исполнению и назначению из литературы [1,3] выбираем пускатели типа ПМЛ123002УЗА и ПМЛ423002УЗА. Так же должно выполняться условие:

Іуз/Іод<1,25,(3.55)

14/43,17=0,324<1,25

Условие выполнено.

Проверим выбор проводов по допустимой потере напряжения:

?U=10-3 • v3 • І • 1•(ro•cosф+x0•sinф),(3.56)

?U=103• v3 •93,7•5•(9,61•0,5+0,092•0,2)=4,69 В

В процентном соотношении:

?U%=(?U/Uф)•100% ?U%=(4,69/230)•100%=0,02%

По условию потери напряжения кабель АВВГ проходит. Методика и алгоритм расчета остальных элементов схеме аналогичен и сведен в таблицу 3,8 и на расчетную схему.

По условиям окружающей среды выбираем электрические щиты: ВРУ-ЩРы-12з-1 74 У2 Теплица - ПР 8503 1203-2УХЛ2

3.5.3 Расчет токов короткого замыкания и проверка проводов и аппаратов защиты

Расчётная схема силовой линии:



Рис. 3.9

Наиболее опасным аварийным режимом работы электрооборудования является режим короткого замыкания. В этом случае аппараты защиты должны незамедлительно отключить поврежденный участок. Возникающие при коротком замыкании сверхтоки не должны повредить изоляцию проводов и кабелей. Проведем расчет токов короткого замыкания и проверим эффективность защиты на примере линии, питающей электропривод вентилятора охлаждения.

Расчет токов короткого замыкания

Для проверки эффективности срабатывания защитных аппаратов, необходимо рассчитать значения максимальных токов КЗ (трехфазные замыкания в начале линии) и минимальных (двух- и однофазные замыкания в конце линии).

Схема замещения прямой последовательности:

Рис. 3.10

Трехфазный ток короткого замыкания определяется по формуле (6.9):[30]

І(3)кз=Uш/?Zi•v3(6.9)

где Uш - напряжение на шинах трансформатора, В;

?Zi - суммарное сопротивление элементов цепи до точки к.з, определяется по формуле

Где ri - активное сопротивление i-ro элемента цепи

Xi - индуктивнее сопротивление i-ro элемента цепи

Напряжение на шинах трансформатора Um = 400 В. Активные и индуктивные сопротивление элементов цепи:

элемент 1 - трансформатор ТМ 400/10 гтр = 0,006 Ом, хтр = 0,018 Ом

элемент 2 - АВВГ 4x10; длина l1=90 rkl = 0,592 Ом хк1 = 0,297 Ом

элемент 3 - автомат на вводе ВА88-35 rQF1 =0,00123 Ом

xQF1 = 0,00063 Ом

элемент 4 - автомат на выходе ВРУ ВА88-33 rQF2 = 0,00123 Ом

xQF2 = 0,00063 Ом

элемент 5 - кабель АВВГ 4x6; длина l2=7 м rk2 =0,062192 Ом хк2 = 0,0024674 Ом

?ri= 0,006 + 0,592 * 0.090 + 0,00123 + 0,00123 + 0,062192 * 0.007 = 0.0621750м

?хi =0,018 + 0,297 * 0.090 + 0,00063 + 0,00063 + 0,0024674 * 0.007 = 0,046 Ом

?nZi=v(0,062175)2+(0,046)2=0,082Ом

Ток короткого замыкания в конце линии равен:

І3кзmin =400\0,082•v3= 2832 А.

Ток короткого замыкания в начале линии равен:

І3кзmin = 400/0,076•v3=3054А

Ток двухфазного замыкания в конце линии определяется по формуле (6.11):

І2кз min=(v3/2)• І3кзmin

І2кз min=(v3/2)•2832=2452 A

Ток однофазного коро ткого замыкания в конце линии определяется по формуле (6.12):

І(1)кзmin=Uф/(z(1)тр/3+zпетли)

где Uф - фазное напряжение, В;

z(1)тр/3-сопротивление трансформатора току однофазного КЗ, Ом;

zпетли -сопротивление петли фаза-ноль, Ом

Фазное напряжение Uф = 220 В. Сопротивление трансформатора ТМ 400/10 току однофазного КЗ по справочным данным [Будзко] равно

z(1)тр/3= 0,014 Ом. Сопротивление петли определяется как удвоенное сопротивление линии до точки к.з.

І(1)кзmin=220/(0,014+0,163)=1191A

Проверка эффективности защиты

Аппарат защиты, выбранный для линии, питающей электропривод системы полива, - ВА 88-33 63 (ток срабатывания теплового расцепителя -63 А; ток срабатывания отсечки - 630 А; предельная коммутационная способность - 35 кА).

1) Чувствительность защиты к однофазным КЗ оценивается по неравенству (6.14):

К (1)ч ?1,1•Кр,(6.14)

где К (1)ч - коэффициент чувствительности защиты к однофазным КЗ;

Кр - коэффициент разброса.

Коэффициент разброса для автоматического выключателя ВА88-33 равен 1,15. Коэффициент чувствительности определяется по формуле (6.15):

К (1)ч= І(1)кзmin/Іc.o.(6.15)

K(1)ч=1191/630=1,89?1,27

Таким образом, защита эффективна при однофазных коротких замыканиях в конце линии.

3) Чувствительность к двухфазным КЗ в конце линии:

К(ч2)?1,1•Кр,(6.16)

К(ч2)= І(2)кзmin/ Іc.o.(6.17)

К(ч2)=2452/630=3,893?1,27

Таким образом, защита эффективна при двухфазных коротких замыканиях в конце линии.

При пропускании сверхтоков автоматический выключатель должен надежно отключить линию, при этом, не выходя из строя.

Іпкс?Іmaxкз(6.18)

Где Іпкс - предельная коммутационная способность автоматического выключателя, А,

35ООА > 3054 А

По результатам проверки аппарата защиты можно сделать вывод о соответствии выбранного автоматического выключателя ВА88-33 предъявляемым требованиям.

Для остального оборудования расчет следует проводить по аналогичной методике, Результаты расчета сведем в таблицу 3.8.

Как видно из результатов расчета (таблица 3.8), выбранные аппараты защиты соответствуют требованиям эффективности.

Таблица 3.8

Силовой щит	№ линии	Длина линии, м	Сечение кабеля q, мм2	Автомат	Ном. ток автомата.	Ток тепл.расц.Іт.р.,А	Ток эл.магн.расц.,Іост.,	І3кзmin,A	І2кзmin,A	І1кзmin,A	K (1)ч	K (2)ч	ПKС,кА
					>	>	н Р
	1	97	АВВГ 4x6	ВА88-33 63	160	63	630	3054	2452	1191	1.89	3.893	35
	2	105	АВВГ 4x4	ВА88-25 40	160	40	400	3054	946.5	495.2	1.238	2.366	35
ПР 8503 1203-	3	99.5	АВВГ 4x4	ВА88-25 40	160	40	400	3054	1249	643.6	1.609	3.124	35
2УХЛ2	4	95	АВВГ 4x35	ВА88-33 160	800	160	1000	3054	2589	1249	1.25	2.589	35
	5	95	АВВГ 4x35	ВА88-33 160	800	160	1000	3054	2589	1249	1.25	2.589	35
	6	95	АВВГ 4x4	ВА88-25 40	160	40	400	3054	1678	846	2.114	4.194	35

Рисунок 3.11 - Составление графиков нагрузок

3.6 Составление графиков нагрузок

Расчетную мощность на вводе в теплицу определяют путем составления сменных графиков электрических нагрузок.

Составляем вспомогательную расчетную таблицу 3.9.

Длительность работы, часов за смену:

Tсм =g /QM,(3.58)

где g- количество продукции за смену; QM- производительность машины. Строим график электрических нагрузок теплицы (рисунокЗ.9). По оси ординат откладываем мощность Рн, а по оси общее время работы электроприемников по часам смены. На графике обозначение технологических операций соответствует порядковым номерам операций в таблице 3.9.

Таблица 3.9 -Расчет внутренних проводок

№	Наименование рабочей машины	Тип	Защита провода	Рн, кВт	В	Ли, %	COS(|>H ,%	1„,А	кп,	1П, А	Коэф. Прокладки
											К1	К2	КЗ
1.	Сетевой насос №1	КМ6/40	1>	11	380	0,88	0,71	38,0	6,0	228,0	0,96	0,78	1
2.	Сетевой насос №2	КМ250/ 10	1>	37	380	0,90	0,75	93,7	5,0	468,5	0,96	0,78	1
3.	Сетевой насос №3	КМ250/ 10	1>	37	380	0,90	0,75	93,7	5,0	468,5	0,96	0,78	1
4.	Электрофреза №1	ФС-0,7А	1>	4	380	0,86	0,75	7,9	7,5	59,3	0,96	0,78	1
5.	Электрофреза №2	ФС-0,7А	1>	4	380	0,86	0,75	7,9	7,5	59,3	0,96	0,78	1
6.	Электрофреза №3	ФС- 0,7А	1>	4	380	0,86	0,75	7,9	7,5	59,3	0,96	0,78	1

4. Спецвопрос

4.1 Технологические основы управления микроклимата в теплицах

Процессы фотосинтеза и дыхания - основные факторы, определяющие жизнедеятельность растения.

Фотосинтез - процесс связывания солнечной энергии в сухом веществе растения. Его интенсивность зависит от уровня освещенности, температуры, влажности и газового состава окружающего воздуха.

Дыхание - процесс обратный фотосинтезу, сопровождаемый окислением углеводов и выделением углекислоты и паров воды. Интенсивность дыхания растений определяется температурой окружающей среды и не зависит от уровня освещенности.

В течение дня интенсивность дыхания обычно значительно ниже, чем интенсивность фотосинтеза, но в ночное время происходит только дыхание растений. При сбалансированности этих процессов и обеспечивается максимальная скорость накопления сухого вещества растением [19].

В природе существует равновесие между теплотой, поступающей за счет радиации и ее потерей. В теплице это равновесие менее устойчиво, поскольку ее ограждение практически не пропускает наружу длинноволновую составляющую теплового излучения (парниковый эффект). Равновесие, конечно же, наступает, но важно, чтобы оно соответствовало той температуре, которая нужна растению.

Оптимальное значение температуры воздуха зависит от многих факторов и в первую очередь от выращиваемой культуры, стадии ее развития и уровня освещенности растений. Достаточное количество света при высокой температуре ускоряет фотосинтез и накопление углеводов, необходимых для дыхания и роста растений. Низкая освещенность и высокая температура приводят к дефициту углеводов и истощению растений, а низкая температура даже при достаточной освещенности замедляет или приостанавливает рост растений.

Максимум интенсивности фотосинтеза соответствует температуре 25...35°С, но с учетом дыхания, интенсивность которого так, же зависит от температуры, этот оптимум снижается до 2О...25°С. В холодное время года температурный режим теплицы формируется в сложном взаимодействии потоков теплоты от солнечной радиации, теплоты, выделяемой системой обогрева, а так же теряемой через ограждение теплицы и в процессе инфильтрации воздуха (рисунок 4.1).

Рисунок 4.1 - Схема формирования теплового баланса теплицы

Следует помнить, что измеряют и регулируют обычно температуру воздуха, а не температуру самого растения. В то же время, несмотря на малую тепловую инерцию листа, при нарушении баланса влаги его температура может быть на 10°С выше температуры окружающего воздуха [19]. В переходных режимах массивные части растения прогреваются медленнее - отсюда опасность конденсации на них влаги и заболевания растения. Поэтому в режиме перехода от ночного к дневному уровню температур скорость изменения этого параметра не должна в час превышать 6°С.

Температура почвы, как правило, незначительно отличается от температуры воздуха, но и при ее снижении замедляется поглощения растением питательных веществ и воды, а при повышении корневая система становится слишком большой. Особую опасность представляет смена

солнечной погоды на пасмурную, когда возникают дефицит углеводов и задержка роста из-за того, что почва сильно прогрета и дыхание корней активно, а фотосинтез слаб.

Из остальных параметров микроклимата теплицы следует упомянуть влажность воздуха и содержание в нем углекислоты.

Влажность воздуха мало влияет на продуктивность биоценоза, но все-таки при понижении температуры воздуха следует ее увеличивать, а при повышении температуры понижать влажность до 70...85%.

В ночные часы содержание СО2 в теплице за счет дыхания растения увеличивается до 0,05%, а днем за счет фотосинтеза падает до 0,01%, что вызывает необходимость принудительной подачи ССЬ в теплицу в количествах, зависящих от уровня освещенности.

На жизнедеятельность растения влияет и скорость движения воздуха, которая в зависимости от вида выращиваемой культуры должна находиться в пределах от 0,25 до 0,5 м/с.

Учет всего многообразия связей между различными параметрами микроклимата и их оптимизация требует высокого уровня автоматизации технологических процессов в теплицах.

В общем случае, принципы построения систем автоматизации технологических процессов в защищенном грунте определяются особенностями агротехники выращиваемых культур, а так же конструкция самих теплиц, их систем обогрева, вентиляции, полива и т.д.