Электрический привод в сельскохозяйственном производстве

     Расчетный срок службы электродвигателей серии 4А – не менее 15 лет при наработке 40000 ч.

     Для сельскохозяйственного производства также выпускаются электродвигатели серии ДА…С мощностью от 0,25 до 4 кВт с различной частотой вращения и высотой осей вращения.

     Например, обозначение электродвигателя ДА80А4С: Д – серия; А – алюминиевый  корпус; 80 – высота оси вращения в мм; А – короткий магнитный сердечник; 4 – четырехполюсный (1500 мин^-1); С – сельскохозяйственного назначения. Эти электродвигатели химовлагоморозостойкого исполнения и имеют такое же назначение, что и электродвигатели серии А02…СХ. Рабочее напряжение электродвигателей 380/220 В при частоте тока в сети 50 Гц. Они работают без изменения номинальной мощности при отклонении напряжения сети до +5% от номинального. Понижение напряжения требует снижения нагрузки с учетом нагрева электродвигателя.

     Электрические модификации двигателей серии Д сельскохозяйственного назначения – электродвигатели с повышенным скольжением и многоскоростные. Первые предназначены для привода сельскохозяйственных машин с большим числом пусков и реверсов, а также механизмов, требующих форсированного времени разгона, вторые (многоскоростные) – для привода машин и механизмов со ступенчатой регулировкой частоты вращения. Эти электродвигатели служат для привода осевых вентиляторов в системах автоматического управления микроклиматом в птицеводческих помещениях при температуре от -20 до +40⁰С, относительной влажности воздуха до 100% (при температуре +20⁰С), в атмосфере, содержащей аммиак, – до 0,08 г/м³, сероводород – до 0,02 г/м³, углекислый газ – до 14,2 г/м³, горячую соломистую и хлопьевидную пыль – не более 3,5 г/м³ при диаметре частиц не менее 1 мкм. Электродвигатели могут работать при отклонениях напряжения в пределах от -5 до +10%.

     Электродвигатели  могут работать в горизонтальном и вертикальном положениях (свободный  конец вала расположен вверху и внизу). Электродвигатель крепят к трубе вентилятора на четырех парах растяжек. Подшипниковый узел защищен с наружной стороны манжетным уплотнением. Конструкция двигателя позволяет наполнять подшипниковые узлы смазкой без разборки электродвигателя. Электродвигатели охлаждаются вентиляторами.

     Электродвигатели  серии 4А сельскохозяйственного назначения выполняют мощностью от 0,55 до 11 кВт на напряжения 220, 380 и 660 В; от 15 до 110 кВт на 380/220 и 660/380 В при синхронных частотах вращения 750 и 550 мин^-1, а многоскоростные – на 500/750/1000/1500 мин^-1. Высоты осей вращения равны 160 и 180 мм. Электродвигатели этой серии имеют повышенные пусковые моменты, что обеспечивает пуск их при полной загрузке производственного механизма и устойчивую работу при пониженном напряжении. Их выполняют в закрытом обдуваемом исполнении с чугунными подшипниковыми щитами. Коробки выводов выполнены двухштуцерными с зажимными колодками. В коробках выводов предусмотрены уплотнения для предотвращения проникновения воды. Подшипниковые узлы имеют устройства для наполнения смазкой без их разборки с помощью штокового или рычажно-плунжерного шприца. Для смазки подшипников используют смазку ЦИАТИМ-203. чтобы предотвратить попадание воды внутрь электродвигателя, подшипниковые щиты и крышки при сборке промазывают сгущенной эмалью или кремнийорганическим вазелином.

     Для предохранения вала электродвигателя от износа в месте контакта с манжетой применяют стальную каленую втулку. В электродвигателях используют обмоточные и установочные провода, пропиточные и лакокрасочные материалы, антикоррозийные покрытия, стойкие к воздействию влаги, агрессивных сред животноводческих помещений, дезинфицирующих растворов и аэрозолей.

     Модификации электродвигателей 4А – 4АР, 4АС, 4А…СХ, …Т, …Х, …ХЛ – можно использовать в любых климатических условиях. 
 
 
 
 
 
 

     3. Аппаратура управления и защиты электроустановок

     Аппаратура  управления и защиты электродвигателей  – составная часть электропривода – предназначена для пуска  и остановки двигателя, изменения  частоты и направления вращения вала двигателя, а также для обеспечения работы электродвигателя в заданных режимах в соответствии с требованиями технологического процесса и для защиты его от ненормальных режимов работы.

     Аппаратуру  управления классифицируют по назначению, способу управления (ручное, автоматическое, дистанционное), роду тока (постоянный или переменный), конструкции, исполнению (открытое, защищенное пылебрызгонепроницаемое, тропическое и т.п.).

     Аппаратура  ручного управления приводится в  действие обслуживающим персоналом. К этой аппаратуре относятся включатели и переключатели, рубильники, пусковые резисторы, кнопочные станции, магнитные пускатели, автоматические выключатели. Ручное управление электроприводами применяется только в установках небольшой мощности с редкими включениями и не требующих дистанционного управления.

     Для автоматического управления электроприводом  наибольшее распространение получила релейно-контакторная аппаратура, в  которой используются контакторы, магнитные пускатели с кнопочными станциями, конечные и путевые выключатели, различные реле и т.п. Получают распространение бесконтактные способы управления электроприводами, основанные на применении тиристоров и симисторов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     4. Электропривод сельскохозяйственных машин и установок

     4.1. Электропривод установок для водоснабжения

     В сельскохозяйственном производстве получили распространение башенные и безбашенные  автоматические водокачки, использующие подземные воды.

     На  рисунке 1 приведена принципиальная электрическая схема автоматической башенной водокачки, основными частями которой являются электродвигатель М, приводящий в действие водяной насос, автоматический выключатель QF, магнитный пускатель KM, реле уровня KV, включенное через выпрямительный мост V1…V4, электродный датчик уровней с электродами SL1 и SL2 (верхнего и нижнего уровней). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рис. 1. Принципиальная электрическая схема  автоматической башенной водокачки.

     До  пуска водокачки в работу при помощи переключателя SA ее ставят на ручное управление (положение Р) или автоматическое (положение А). Затем включают автоматический выключатель QF. Если в баке водокачки нет воды (при положении А переключателя SA), то цепь электрического тока проходит через соединенные размыкающие контакты реле уровня KV:1 и катушку магнитного пускателя КМ, который срабатывает и замыкает свои главные контакты КМ в цепи трехфазного электродвигателя М, вращающего водяной насос. Вода начинает поступать в напорный бак водокачки. Уровень воды в баке постепенно достигает датчика нижнего уровня SL2, вода заполняет пространство между его электродами и продолжает подниматься. При заполнении водой бака до датчика верхнего уровня SL1 образуется электрическая цепь TV – V1…V4 – KV – SL1 – TV. Реле уровня срабатывает и разрывает своими размыкающими контактами КV: 1 цепь питания катушки магнитного пускателя К М, что, в свою очередь, вызывает остановку электродвигателя М и водяного насоса. Срабатывание реле КV вызывает также соединение замыкающих контактов КV: 2, и в результате этого образуется цепь ТV-  -V1…V4 – КV – КV:2 – SL2 – ТV, по которой проходит ток до тех пор, пока уровень воды в баке не опустится ниже датчика нижнего уровня SL2. При этом через катушку реле уровня перестает протекать ток, якорь реле отпадает и снова собирается цепь С – QF – FUI – SA – KV:1 – КМ – N, включается магнитный пускатель, электродвигатель и насос снова подает воду в бак. Все повторяется в прежней последовательности.

     При отключении насоса включается зеленая  сигнальная лампа HL1, при его работе – красная HL2. для предотвращения отказов в работе водокачки вследствие обмерзания электродов датчика в зимнее время в схеме предусмотрен нагревательный элемент EK, включаемый выключателем S2.

     Безбашенные водокачки с воздушно-водяным  котлом управляются при помощи реле давления ВР, реагирующего на изменение давления воздуха внутри котла. Для пуска водокачки в работу включают автоматический выключатель QF. При отсутствии воды в котле контакты реле давления ВР замкнуты и ток проходит через катушку магнитного пускателя КМ, который управляет работой электродвигателя М, вращающего водяной насос. В результате работы насоса вода нагнетается внутрь котла и воздух в нем сжимается. Когда давление внутри котла достигает заданного максимального значения, гибкая мембрана реле давления выгибается, контакты ВР размыкаются, магнитный пускатель выключается, останавливая электродвигатель и насос. Под давлением сжатого воздуха вода из котла подается в водопроводную сеть. Когда давление воздуха в котле сравняется с заданным минимальным значением, снова срабатывает реле давления и снова включаются магнитный пускатель и насос.

     Если  по каким-либо причинам реле давления не отключит насос, когда давление превысит допустимое значение, срабатывает специальный предохранительный клапан, который сливает воду.

     Безбашенные водокачки не требуют сооружения дорогостоящих водонапорных башен, поэтому стоимость подачи воды ими  в 1,5…2 раза меньше, чем башенными.

     Недостаток  безбашенных водокачек в том, что через определенный промежуток времени воздух, находящийся в котле, растворяется в воде, включение насоса учащается. Чтобы устранить это, в современных типах безбашенных водокачек запас воздуха в котле автоматически пополняется. Промышленностью выпускаются также водокачки, имеющие разделительную резиновую диафрагму в котле.

     Водокачки комплектуют погружными центробежными  электронасосными агрегатами. Особенность  погружных электронасосов состоит  в том, что приводной электродвигатель непосредственно соединен с рабочим  колесом насоса. Обмотка статора электродвигателя выполняется со специальной изоляцией, допускающей работу электродвигателя в воде.

     Промышленностью также выпускаются станции управления на бесконтактных элементах типа ПЭТ и ШЭТ для автоматизации  водокачек. Эти станции имеют высокую эксплуатационную надежность и безопасность обслуживания. 

     4.2. Электропривод вентиляционных установок

     Вентиляционные  установки применяют для вентиляции различных животноводческих и птицеводческих помещений, для хранения и сушки  сельскохозяйственных продуктов.

     Вентиляционные  установки различаются способами создания тяги: с естественной тягой, с механическим побуждением тяги и комбинированного действия. Механические установки подразделяют: на приточные, вытяжные и комбинированные; без подогрева воздуха и с подогревом от паровых, водяных и электрических калориферов.

     Приточная система вентиляции с естественной тягой действует за счет скоростного  напора ветра, а вытяжная система  с естественной тягой – за счет разности температур внутри и снаружи  помещения.

     Нормальная продуктивность животных на фермах и комплексах обеспечивается в тех случаях, когда внутри помещений температура, относительная влажность воздуха, концентрации углекислого газа, аммиака и сероводорода не выходят за допустимые пределы.

     Для создания оптимальных условий среды в животноводческих помещениях промышленностью серийно выпускается комплектное электрооборудование «Климат – 4М». этот комплект выпускается в трех исполнениях: «Климат – 44» с вентиляторами типа ВО – 4 (до 30 шт.), «Климат -45» с вентиляторами типа ВО – 5,6 (до 20 шт.) и «Климат – 47» с вентиляторами типа ВО – 7 (до 10 шт.).

     Специально  разработанные низконапорные осевые вентиляторы используются с электродвигателями типа Д8ОА4П химостойкого исполнения, частоту вращения которых можно  ступенчато регулировать в пределах 5:1, изменяя подводимое напряжение от 70 до 380 В при помощи подключения к выводам автотрансформатора АТ-10.

     Диапазон  регулирования подачи вентиляционной установки расширен путем деления  вентиляторов на три группы.

     Система управления вентиляторами включает в себя два полупроводниковых трехпозиционных терморегулятора типа ПТР-3, настроенных на разные температуры срабатывания.

     Если  температура воздуха в помещении  соответствует заданной, то замкнуты контакты терморегуляторов SK1:2, SK2:1, SK2:2 (рис.2), ввиду этого включены пускатели К2,К4 и К5. электродвигатели при этом работают на средней частоте вращения. При повышении температуры замыкается контакт SK1:1 (разомкнут SK1:2) и пускатели К3…К5 получают питание. Электродвигатели переключаются на высшую частоту вращения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Рис. 2. Функциональная схема системы  управления микроклиматом с помощью

          установки «Климат-4М».

     При понижении температуры замыкаются контакты SK1:3, SK2:1 и SK2:2, в цепь вводятся катушки пускателей К1, К4 и К5 и электродвигатели переключаются на низшую частоту вращения. Если температура продолжает снижаться, то замкнутым окажется только контакт SK2:2 и пускатель К4 отключает группу электродвигателей №3. при дальнейшем снижении температуры отключается пускатель К5, остается включенной только одна группа вентиляторов. При падении температуры ниже предельной замыкается контакт SK2:3 и выдается аварийный сигнал. В схеме управления вентиляционной установкой предусмотрена возможность ручного управления всеми группами вентиляторов.

     Комплектное оборудование «Климат-2» и «Климат-3»  предназначено для создания систем приточно-вытяжной вентиляции, воздушного отопления и испарительного охлаждения приточного воздуха различных животноводческих и птицеводческих помещений. Оно включает: комплект одной из модификаций вытяжных вентиляторов «Климат-4», два центробежных вентилятора Ц4-70 с приводом от трехскоростного электродвигателя с турбоувлажнителями, два электромагнитных клапана для управления подачей воды в турбоувлажнители. Кроме того, в комплект оборудования входят два регулирующих клапана с исполнительным механизмом для автоматизации регулирования подачи воды в водяные калориферы.