Электроснабжение и электропотребление в сельском хозяйстве: Учебное пособие. 1-е изд.

Описание товара

Рассмотрены вопросы электроснабжения и электропотребления на объектах сельскохозяйственного назначения, вопросы применения электрической энергии в сельскохозяйственном производстве. Приведены сведения об электрических нагрузках и методах их расчета, распределении электрической энергии. Описаны конструкции электрических сетей и подстанций. Рассматривается выбор электрооборудования в системах электроснабжения, принципы и методы расчета режимов электрических сетей, компенсации реактивной мощности, защиты и автоматики в системах электроснабжения, качество электрической энергии и надежности электроснабжения, режимы электропотребления.

Учебное пособие предназначено для бакалавров, обучающихся по направлениям «Электроэнергетика и электротехника», «Агроинженерия». Может быть полезно специалистам, занятым проектированием и эксплуатацией систем электроснабжения предприятий.

Предисловие

Выпуск учебной литературы для подготовки специалистов с высшим и средним профессиональным образованием резко сократился. Такой участи не избежали и электротехнические специальности. В последнее время были изданы следующие книги: Кудрин Б. И. «Электроснабжение промышленных предприятий», Интермет Инжиниринг, 2005 (учебник для вузов); Конюхова Е. А. «Электроснабжение объектов», Мастерство, 2002 (учебник для образовательных учреждений СПО). В 2007 г. издательством «Форум», Москва была выпущена в качестве учебного пособия книга авторов Е. Ф. Щербакова, Д. С. Александрова и А. Л. Дубова «Электроснабжение и электропотребление на предприятиях» с переизданием в 2010 году. Она предназначена для восполнения недостатка учебной литературы и ориентирована на подготовку специалистов по специальности «Электроснабжение (по отраслям)» для промышленных предприятий. В 2012 году издательством «Лань» выпущено учебное пособие «Электроснабжение и электропотребление в строительстве» тех же авторов. Издание настоящего учебного пособия расширяет границы его использования в различных отраслях экономики.

Издавались учебники и учебные пособия по электроприводу и электрооборудованию технологических процессов сельскохозяйственного производства: А. П. Коломиец и др. «Электропривод и электрооборудование», М.: Колосс, 2006; А. П. Епифанов и др. «Электропривод», СПб.: Лань, 2012.

На предприятиях сельскохозяйственного назначения за эксплуатацию энергетического и электротехнического оборудования отвечает один специалист, либо по электроснабжению, либо по электроприводу. Поэтому в настоящем издании рассматриваются вопросы и электроснабжения и электропривода.

В настоящем учебном издании, написанном на базе «Электроснабжения и электропотребления на предприятиях», рассматриваются общие вопросы электроснабжения и электропотребления для объектов сельскохозяйственного назначения — сельских населенных пунктов, объектов животноводства, растениеводства, предприятий по переработке продукции сельского хозяйства.

Учебные дисциплины «Электроснабжение» и «Электропривод» изучаются после изучения дисциплин «Теоретические основы электротехники», «Электрическая часть станций и подстанций» («Электрические подстанции»), «Электрические материалы», «Электрические машины», «Электрические аппараты», «Электрические измерения», поэтому при изложении материала учитывалось, что студентам учебный материал названных дисциплин знаком.

При изучении учебного материала будущий специалист ориентируется на проектирование и эксплуатацию систем электроснабжения и электротехнических устройств, преобразующих электроэнергию в другие ее виды. Поэтому книга будет полезной и для специалистов, работающих в области проектирования и эксплуатации систем электроснабжения и электропотребления.

При изложении учебного материала учитывалось, что в настоящее время электрооборудование животноводческих ферм, теплиц разнообразно по мощности, производительности и предприятиям-изготовителям (используется оборудование зарубежных и отечественных производителей, в том числе выпуска еще советских лет). Поэтому описание работы оборудования приводится для примера.

В основу учебника положен опыт научно-исследовательской и педагогической деятельности авторов и других специалистов.

При написании рукописи материал был распределен следующим образом: Е. Ф. Щербаков — гл. 1, 2, 6, 9, 10; Е. Ф. Щербаков, А. Л. Дубов — гл. 3–5, 7–10, 12; Е. Ф. Щербаков, Д. С. Александров — гл. 8, 11–16.

Авторы выражают глубокую признательность рецензентам рукописи доктору техн. наук, проф. А. В. Кузнецову, канд. техн. наук, доц. Ю. П. Свиридову за ценные замечания, учтенные при доработке рукописи.

Оглавление

Список основных сокращений .......... 3

Предисловие .......... 5

Введение .......... 7

Глава 1. Основные сведения о системах электроснабжения и электроустановках .......... 10

1.1. Основные понятия и определения .......... 10

1.2. Источники электроснабжения и электроустановки .......... 12

1.3. Система электроснабжения объектов .......... 17

1.4. Потребители и электроприемники в системах сельского электроснабжения .......... 19

Глава 2. Электропривод на предприятиях агропромышленного комплекса .......... 23

2.1. Классификация основных сельскохозяйственных машин .......... 23

2.2. Основы электропривода .......... 24

2.3. Режимы работы и характеристики асинхронных электродвигателей .......... 26

2.4. Уравнение движения электропривода .......... 29

2.5. Переходные процессы в электроприводе .......... 32

2.6. Выбор электродвигателя для электропривода .......... 33

2.7. Электрооборудование установок водоснабжения .......... 37

2.8. Электропривод вентиляционных установок .......... 40

2.9. Электропривод машин для приготовления и раздачи кормов на животноводческих фермах .......... 44

2.10. Электропривод навозоуборочных машин .......... 46

2.11. Электромеханическое доение и первичная обработка молока .......... 47

2.12. Электропривод подъёмно-транспортных средств в ремонтных цехах .......... 48

2.13. Электрооборудование для послеуборочной обработки зерна .......... 49

Глава 3. Электрический нагрев и тепловая обработка в сельскохозяйственном производстве .......... 51

3.1. Электрические нагревательные установки .......... 51

3.2. Тепловая обработка кормов .......... 53

3.3. Электрические установки для обогрева .......... 54

3.4. Электрическая сварка .......... 59

3.5. Электрические бытовые устройства .......... 64

Глава 4. Электротехнологии в производственных процессах .......... 67

4.1. Очистка семян от примесей .......... 67

4.2. Диэлектрический нагрев материалов .......... 69

4.3. Магнитная обработка материалов .......... 70

Глава 5. Электрическое освещение .......... 72

5.1. Основные светотехнические понятия .......... 72

5.2. Системы и виды электрического освещения .......... 73

5.3. Источники света .......... 74

5.4. Светильники .......... 81

5.5. Газосветные облучатели .......... 84

5.6. Расчет электрического освещения в помещениях .......... 86

5.7. Уличное и наружное освещение .......... 89

Глава 6. Электрические нагрузки .......... 91

6.1. Понятие электрической нагрузки .......... 91

6.2. Графики электрических нагрузок .......... 94

6.3. Показатели графиков нагрузки .......... 98

6.4. Расчет электрических нагрузок .......... 103

6.5. Расчет электрической нагрузки в сетях 0,4 кВ .......... 105

6.6. Расчет электрической нагрузки в сетях 10–110 кВ .......... 117

6.7. Расчет электрических нагрузок от однофазных электроприемников в трехфазной сети .......... 118

6.8. Определение пиковых нагрузок .......... 119

Глава 7. Электрические сети сельского электроснабжения .......... 120

7.1. Классификация электрических линий и сетей .......... 120

7.2. Схемы питающих и распределительных сетей сельских потребителей .......... 121

7.3. Сельские электрические сети на напряжение до 1 кВ .......... 125

7.4. Конструкции электрических сетей .......... 128

7.5. Внутренние электрические сети и проводки на напряжение до 1 кВ .......... 138

7.6. Выбор проводов и кабелей в сельских распределительных сетях .......... 146

Глава 8. Сельские трансформаторные подстанции .......... 157

8.1. Назначение и классификация трансформаторных подстанций .......... 157

8.2. Схемы районных подстанций .......... 158

8.3. Открытые распределительные устройства на подстанциях .......... 162

8.4. Закрытые распределительные устройства .......... 165

8.5. Потребительские трансформаторные подстанции .......... 168

8.6. Выбор трансформаторов районных и сельских трансформаторных подстанций .......... 174

8.7. Выбор местоположения трансформаторных подстанций .......... 178

8.8. Электрические измерения и учет электроэнергии в электроустановках .......... 180

8.9. Сельские электростанции .......... 181

Глава 9. Компенсация реактивной мощности в сельских электрических сетях .......... 186

9.1. Понятие реактивной мощности и ее компенсации .......... 186

9.2. Влияние реактивной нагрузки на работу электроприемников и электрических сетей .......... 188

9.3. Мероприятия, снижающие потребление реактивной мощности .......... 193

9.4. Средства и способы компенсации реактивной мощности .......... 194

9.5. Выбор мощности компенсирующих устройств .......... 199

9.6. Выбор кабелей для конденсаторных установок .......... 202

Глава 10. Аварийные режимы в системах электроснабжения .......... 203

10.1. Переходный и установившийся режим при коротком замыкании .......... 203

10.2. Расчет токов короткого замыкания при напряжении свыше 1 кВ .......... 206

10.3. Расчет токов короткого замыкания в сельских сетях напряжением до 1000 В .......... 212

Глава 11. Электрические аппараты .......... 217

11.1. Физические процессы в электрических аппаратах .......... 217

11.2. Разъединители, отделители, короткозамыкатели .......... 226

11.3. Выключатели высокого напряжения .......... 229

11.4. Высоковольтные предохранители и разрядники .......... 245

11.5. Измерительные трансформаторы .......... 252

11.6. Аппараты распределения электроэнергии низкого напряжения .......... 258

11.7. Аппараты управления электроприводами и технологическими установками .......... 267

11.8. Электрические реле .......... 274

11.9. Низковольтные предохранители .......... 287

11.10. Выбор электрических аппаратов .......... 291

Глава 12. Релейная защита и автоматика в системах сельского электроснабжения .......... 296

12.1. Назначение релейной защиты и автоматики .......... 296

12.2. Аппараты релейной защиты и автоматики .......... 298

12.3. Виды релейных защит и автоматики .......... 300

12.4. Оперативный ток .......... 302

12.5. Дистанционное управление и сигнализация в электроустановках .......... 304

12.6. Максимальная токовая защита линий электропередачи .......... 306

12.7. Релейная защита электроустановок и оборудования .......... 314

12.8. Виды устройств автоматики .......... 327

12.9. Телемеханика в электроустановках .......... 333

Глава 13. Заземление и обеспечение электробезопасности в электроустановках .......... 337

13.1. Повреждение изоляции в электроустановках. Назначение заземления .......... 337

13.2. Заземления электроприемников в сети 380/220 В .......... 339

13.3. Заземляющие устройства .......... 342

13.4. Расчет заземляющих устройств .......... 345

13.5. Атмосферные перенапряжения в электрических сетях и установках напряжением свыше 1 кВ .......... 350

13.6. Грозозащитные и повторные заземления в воздушных линиях напряжением 380/220 В .......... 357

13.7. Защита от статического электричества и электромагнитного излучения .......... 358

Глава 14. Управление системой электроснабжения и электропотребления в сельском хозяйстве .......... 360

14.1. Организация управления электроснабжением и электропотреблением .......... 360

14.2. Диспетчеризация в системе электроснабжения .......... 361

14.3. Учет потребления и расхода электроэнергии .......... 363

14.4. Энергобаланс на предприятиях .......... 367

14.5. Мероприятия по экономии электроэнергии .......... 368

14.6. Оплата электроэнергии на предприятиях и в быту .......... 370

Глава 15. Эксплуатация и ремонт электроустановок .......... 375

15.1. Организация эксплуатации и ремонта электрооборудования и сетей .......... 375

15.2. Эксплуатационные испытания в электроустановках .......... 377

Библиографический список .......... 382