Электрификация фермы КРС 400 голов

 

3.4.3 Выбор водно-распределительного  устройства, коммутационной и защитной  аппаратуры

Вводным устройством двух коровников и блока  вспомогательных служб являться шкаф силовой распределительный  с вводным рубильником на 250 А  и шестью автоматическими выключателями  типа АЕ2056 с номинальным током  главных контактов 100 А, но разными  по току расцепителями.

Осветительная сеть питается от трех щитов освещения  типа ОЩВ с автоматическими трехполюсными  выключателями на вводе типа ВА 47-29/3 и дифференциальных автоматов АД12 на каждой группе осветительной сети. АД12 представляет собой соединение двух функциональных узлов: электронного модуля дифференциальной защиты с номинальным отключающим дифференциальным током на 30 мА согласно ПУЭ и автоматического выключателя серии ВА47-29. Электронный модуль состоит из дифференциального трансформатора тока, электронного усилителя с пороговым устройством, исполнительного электромагнита сброса и источника питания.

Рассчитаем  для каждой группы осветительной  сети блока вспомогательных служб  дифференциальный автоматический выключатель  с тепловым типом расцепителем, по току расцепителя Iрасц.

Ток расцепителя  Iрасц определяется по формуле:

 

 (3.42)

 

где - коэффициент надежности, учитывающий разброс по току,

 

 

 

- расчетный ток группы  А.

Группа 1:

 

,

 

 

Выбираем  автоматический дифференциальный выключатель  АД12 с номинальным током расцепителя 6 А.

Группа 2:

 

,

 

Выбираем  автоматический дифференциальный выключатель  АД12 с номинальным током расцепителя 6 А.

Группа 3:

 

,

 

Выбираем  автоматический дифференциальный выключатель  АД12 с номинальным током расцепителя 5 А.

Группа 4:

 

,

 

Выбираем  автоматический дифференциальный выключатель  АД12 с номинальным током расцепителя 4 А.

Группа 1 и 2 присоединены на две фазы а группа 3 и 4 подсоединены на 1 фазу

Вводной трехполюсный автоматический выключатель  ВА47-29/3 с номинальным током расцепителя 8 А.

Определение сечения проводов и потерь напряжения осветительной сети и выбора защитной аппаратуры в стойловом помещении рисунок 3.7 и родильном отделении рисунок 3.8 произведем аналогичным способом расчета. А результаты расчета представим в таблице 3.5 осветительной сети.

Силовую сеть двух коровников и блока вспомогательных  служб рисунок 3.4 состоит из распределительных  шкафов, которые состоят из вводного и групповых трехполюсных автоматических выключателей типа ВА 69-31с номинальным током главных контактов 100А с термомагнитным расцепителем. Он обеспечивает защиту от перегрузок (имеет регулируемую уставку 0,8-1), от короткого замыкания (имеет постоянную и регулируемую уставку 5-10 в зависимости от номинального тока). Выбор автоматических выключателей проводится согласно формулам.

Для силовых  одиночных электроприемников:

Ток уставки  теплового расцепителя:

 

, (3.43)

 

Ток уставки  электромагнитного расцепителя:

 

, (3.45)

 

где – номинальный ток электроприемника;

- пусковой ток электродвигателя.

Для групповых  силовых (двигательных) электроприемников, соответственно:

 

; (3.46)

, (3.47)

 

Пускатели и тепловые реле выбираются по табличным  данным согласно номинальному току А.

Результат выбора представим в таблице 3.6 силовой  сети фермы.

 

3.4.4 Составление расчетной  схемы-таблицы и проверка селективности работы средств защиты

 

Таблица 3.5 – Расчетная таблица – схема  осветительной сети

 

Выбор автоматических выключателей системы обеспечивает селективную работу.

На примере  щита освещения блока вспомогательных  служб первой группы видно, что при  возникновении короткого замыкания  или утечки тока на корпус токоприемника  сработает первым автоматический дифференциальный выключатель, в случае его неисправности  сработает трехполюсный выключатель  ВА47-29/3. Для остальных групп освещения  принцип действия аналогичный, первым срабатывает ближний находящийся  к токоприемнику автоматический дифференциальный выключатель, а потом  трехполюсный автоматический выключатель, стоящий на воде в щите освещения, следующим сработает автоматический выключатель, находящийся в СПА77-3(6).

Для силовой  сети таблица 3.6 выбор автоматических выключателей в водном устройстве, автоматических выключателей в распределительных  пунктах, магнитных пускателей с  тепловым реле обеспечивает правильную селективную работу средств защиты.

 

Таблица 3.6 – Расчетная таблица-схема  силовой сети

 

 

4. Разработка автоматического управления водоснабжением

4.1 Расчеты по разработке и выбору специального электрооборудования и средств автоматизации

электрификация водоснабжающий сеть провод

Исходные  технические требования к средствам  автоматизации скважинного электронасоса

1. Автоматическое  управление работой скважинного  электронасоса должно осуществляться  от сигналов электродных датчиков  уровня воды в баке.

2. Для  защиты от повреждения электронасос  должен отключаться при следующих  аварийных режимах:

- обрыве  фазы в цепи питания двигателя,

- перегрузке  двигателя по току (вследствие  заиливания насоса или др.),

- отсутствии  воды в скважине ("сухой ход" электронасоса).

3. Автоматика  должна сохранять работоспособность  при:

- изменении  уровня трехфазного напряжения  от 300В до 420В;

- изменении  температуры окружающего воздуха  от -10оС до +40оС;

- влажности  до 98% при температуре +25оС;

- наличии  в воздухе паров аммиака и  др.

 

 

 

Управлять работой электронасоса от сигналов электродных датчиков верхнего и  нижнего уровней воды можно при  помощи электронной схемы на основе триггера, переключаемого в единичное  или нулевое состояние при  изменении состояния контактов  электродных датчиков.

На рисунке 4.1 изображена такая схема с RS-триггером типа К561ТР2. Она работает следующим образом:

При включении  питающего напряжения триггер устанавливается  в "1" напряжением питания, которое поступает на единичный вход S через конденсатор С1. Если датчик верхнего уровня воды сухой, то транзистор VT1 насыщен током резистора R3, конденсатор С2 разряжен, на нулевом входе R напряжение отсутствует, и напряжение с выхода триггера ДД включает электронасос.

Когда уровень  воды в баке поднимется и замкнет  контакты датчика ВУ, транзистор VT1 закроется, и конденсатор С2 зарядится током резистора R4. В результате на нулевом входе R триггера появится напряжение, и его выход переключится в нулевое состояние. Напряжение на выходе триггера снизится до нуля, и насос отключится.

Если  контакт датчика нижнего уровня НУ замкнут, то на входе S триггера будет нулевое напряжение, не влияющее на состояние триггера. Когда уровень воды понизится и разомкнет контакты датчика НУ, конденсатор С1 разрядится через резисторы R1 и R2, поэтому на входе S напряжение будет равно питающему. В результате триггер ДД переключится в единичное состояние и на его выходе появится напряжение, включающее электронасос.

В дальнейшем процесс периодически повторяется  по мере изменения уровня воды в  баке, и замыкания или размыкания контактов электродных датчиков.

Индикация состояния триггера (и электронасоса) осуществляется при помощи светодиодов  VD1 и VD2, свечение которых соответствует последней коммутации датчиков уровня воды.

При отсутствии воды в скважине работа насоса недопустима, так как двигатель охлаждается  водой, и при ее отсутствии, возможно, его повреждение. Наличие или отсутствие воды в скважине предлагается определять по загрузке двигателя, так как применение датчика сухого хода менее удобно, поскольку при опускании насоса в скважину возможен обрыв соединительного кабеля.

Схема устройства для определения состояния скважины приведена на рисунок 4.2. Устройство содержит трансформатор тока Тр1, вторичная обмотка которого нагружена на регулируемый резистор R1. Падение напряжения на этом резисторе через R2 поступает на базу транзистора VT1, который насыщается положительной полуволной напряжения. При этом конденсатор С2 разряжается, и напряжение на входе R триггера-защелки ДД близко к нулю. Триггер, предварительно установленный в единичное состояние напряжением питания через конденсатор С1, продолжает находиться в этом состоянии – нулевые сигналы на входах RS триггера не меняют его состояния.

 

 

При отсутствии воды в скважине насос работает в  режиме холостого хода, потребляемый ток и падение напряжения на R1 снижаются, поэтому транзистор Т1 не насыщается. Конденсатор С2 заряжается и переключает триггер ДД в нулевое состояние, запрещающее работу насоса.

Для возврата схемы в исходное состояние следует  отключить питание устройства на несколько секунд, с тем, чтобы  конденсатор С1 разрядился. Затем, при  повторном включении, напряжение питания  через конденсатор С1 установит  триггер в исходное "единичное" состояние.

Отсутствие  воды в скважине определяется по свечению светодиода VD при нулевом выходном напряжении триггера ДД.

Защиту  электродвигателя от перегрузки при  заиливании насоса или чрезмерном перекосе фаз питающего напряжения удобно осуществлять, контролируя потребляемый ток двигателя при помощи герконов. Электрическая схема соответствующего устройства приведена на рисунок4.3.

 

 

Герконы К1, К2 и К3 закреплены на фазных проводах питания двигателя на таких расстояниях  от них, что при номинальной загрузке все герконы разомкнутые, но замыкаются, если ток двигателя превышает  номинальный на 15%. При этом ток  резистора R2 заряжает конденсатор С1 и переключает триггер-защелку ДД в нулевое состояние, запрещающее работу электродвигателя.

Назначение  цепочки С2R3 такое же, как и R4С1 в предыдущей схеме.

Один  корпус микросхемы К561ТР2 содержит четыре триггера-защелки, поэтому все вышерассмотренные  устройства можно выполнить в  виде единого устройства управления-защиты скважинного электронасоса. Электрическая  схема такого устройства, содержащего  дополнительно канал защиты двигателя при обрыве фазы, и канал управления ТЭНами водоподогрева, приведена на рисунок 4.4

 

 

На триггерах  ДД1.1, ДД1.2 и ДД1.3 собраны рассмотренные  выше каналы управления работой электронасоса  и защиты двигателя при сухом  ходе и перегрузке двигателя. Триггер  ДД1.4 используется для защиты двигателя  при обрыве фазы, а на операционном усилителе ДА1 собран канал регулирования  температуры воды в баке.

Питание всей схемы осуществляется непосредственно  от трехфазной электросети через  резисторы R20, R21 и R22. Положительные полуволны выпрямляются трехфазным однополупериодным выпрямителем на диодах VД7, 8, 9, а отрицательные – на VД10, 11, 12. Выпрямленное положительное напряжение сглаживается конденсатором С5 и стабилизируется стабилитроном VД14, а отрицательное – соответственно С4 и VД15.

В качестве выходного элемента устройства используется реле постоянного тока К4, нормально разомкнутый контакт которого включен в цепь катушки магнитного пускателя К6 в цепи питания двигателя электронасоса.

На триггере ДД1.4 собран канал защиты двигателя  при обрыве фазы. Нормально триггер  находится в единичном состоянии, и его выходной диод УД19 заперт. Отрицательный  ток через R16 компенсирует положительный ток через резистор R17, поэтому положительное напряжение на входе R триггера отсутствует.

При обрыве одной фазы в выпрямленном отрицательном  напряжении появляются "провалы" длительностью 60о, и в эти периоды времени положительный ток резистора R17 через диод VД6 заряжает конденсатор С4. Когда это напряжение превысит половину питающего, триггер ДД1.4 переключится с единичного состояния в нулевое, и диод VД19 откроется.

Реле  К4 включается при насыщении транзистора  VТ3 током триггера ДД1.1, если диоды VД17, 18 и 19 заперты. Если же хотя бы один из диодов открыт, ток резистора R7 через такой диод и выход триггера замкнется на "землю", транзистор VТ3 закроется, катушка реле К4 обесточится, и двигатель отключится.

Когда электродвигатель отключен, транзистор VТ2 закрыт, поскольку ток двигателя и падение напряжения на R8 отсутствуют. Чтобы такой режим не воспринимался, как сухой ход насоса, напряжение на резистор R10 поступает с выхода ДД1.1, где оно отсутствует, если двигатель отключен. Но если уровень воды в баке понизится и на выходе ДД1.1 появится напряжение, а двигатель будет работать на холостом ходу, то конденсатор С2 зарядится, переключит ДД1.2 в нулевое состояние, диод VД17 откроется, транзистор VТ3 закроется, реле К4 выключится и двигатель отключится.