Практичне заняття №12

Тема: Розрахунок параметрів електронагрівальних елементів ґрунту парників і теплиць.

Навчальна мета:

Знати: Способи обігрівання ґрунту і повітря парників і теплиць. Засоби автоматичного регулювання температури.

Уміти: Розраховувати параметри електронагрівальних елементів.

Основні питання заняття

1. Способи електрообігрівання ґрунту і повітря в парниках і теплицях. Автоматичне регулювання температури.

2. Розрахунок електрообігрівання парників і теплиць.

Література:

1. Кудрявцев И.Ф. Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок. – М.: Агропромиздат, 1988. – 480 с.

2. Гайдук В.Н., Шмигель В. Н. Практикум по электротехнологии. – М.: Агропромиздат, 1989 – 174 с.

1. Види і способи електрообігрівання ґрунту і повітря в парниках і теплицях. Автоматичне регулювання температури.

Найпоширеніші способи електрообігрівання ґрунту і повітря в парниках і теплицях – елементний і електрокалориферний.

При елементному способі застосовуються нагрівні проводи марок ПОСХВ, ПОСХП, ПОСХВТ і нагрівальні кабелі.

Для нагрівання ґрунту нагрівні елементи розміщують наступними способами:

1. В азбоцементних або гончарних трубах, які укладають в шарі піску під родючим шаром ґрунту.

2. Безпосередньо в шарі піску під родючим ґрунтом.

3. В асфальтобетонному моноліті під родючим ґрунтом.

Для обігрівання повітря нагрівальні елементи підвішують на конструкції приміщень (безпосередньо або в азбоцементних трубах).

Електрокалориферні установки застосовують головним чином для обігрівання повітря у весняних плівкових теплицях, але їх можна застосовувати і для обігрівання ґрунту по трубах, які прокладені під шаром ґрунту.

Для автоматичного підтримання заданої температури в плівкових теплицях застосовується пристрій КЭПТ-1УХЛЗ.1.

Електрична принципіальна схема (рис. 12.1) містить силовий тиристорний блок (VS1…VS6), елементи захисту, вимірювання і сигналізації. Керування силовими тиристорами здійснюється шляхом замикання контактів KV1…KV3 проміжного реле KV. Реле KV спрацьовує за програмою, яку формує реле часу KT, а також при температурі ґрунту нижче заданої (контакт SK терморегулятора).

При розігріванні ґрунту нагрівальні елементи EK1…EK3 (виконані з нагрівальних проводів) включаються на повну потужність, а далі здійснюється двопозиційне регулювання за програмою реле часу KT, яке має дві програми на 0,5·P_н (ввімкнений і вимкнений стан на 20 хв.) і на 0,25·P_н (ввімкнений стан 15 хв., вимкнений 45 хв.)

Захист пристрою електрообігрівання від струмів витікання здійснює реле KA з датчиком ТА. Сигнал з КА поступає в котушку незалежного автоматичного вимикача QF, який відключає живлення. При спрацюванні КА, а також при відкриванні дверей теплиці (кінцевий вимикач SQ) подається сигнал «Аварія» (лампа HL1). Знімають сигнал кнопкою SB. Вольтметр PV з перемикачем SA2 призначені для контролю цілісності проводів по фазам. При виході з ладу блоку силових тиристорів живлення на нагрівальні проводи подається через QF після переключення перемикача SA1 в положення 2.

Рис 12.1. Принципіальна електрична схема пристрою КЭПТ-1УХЛЗ.1 для

регулювання потужності обігрівання ґрунту в плівкових теплицях.

2. Розрахунок електрообігрівання парників і теплиць.

Для розрахунку електрообігрівання парників і теплиць нагрівними проводами марок ПОСХВ і ПОСХП користуються графіками, наведеними на рис. 12.2.

Розрахунок виконують в такій послідовності. Задавшись температурою навколишнього середовища, визначають допустиме перегрівання ∆Θ = Θ_доп – Θ_зовн оболонки повода та відмічають це значення на кривій ΔΘ (Θ_доп – гранично допустима температура оболонки проводу, Θ_зовн – температура зовнішнього середовища).

З цієї точки проводять вертикальну лінію та в точках її перетину з кривими U₁ і Р₁ й віссю абсцис і визначають напругу, потужність проводу довжиною 1 м і силу струму.

Поділивши напругу мережі на U_1, знаходять необхідну довжину відрізка проводу.

Помноживши Р₁ на довжину відрізка проводу, обчислюють потужність одного нагрівача. Необхідне число нагрівачів визначають, поділивши загальну потужність, необхідну для обігрівання парника або теплиці, на потужність одного нагрівача.

Рис. 12.2. Номограма для розрахунку електрообігрівання ґрунту в парниках і теплицях

нагрівальним проводом:

∆θ – крива допустимої температури перегрівання оболонки проводу;

Р₁ – крива допустимої потужності проводу завдовжки 1 метр;

U₁ – крива допустимої напруги на проводі завдовжки 1 метр.

Задача №1. Визначити довжину та кількість нагрівачів виконаних із проводу ПОСХВ, для одного двадцятирамного парника. Температура ґрунту парника 20°С. Температура повітря в парнику 18°С. Розрахункова температура зовнішнього повітря -7,3°С. Коефіцієнт теплопередачі через скляну поверхню парника 6,3 . Площа скляної поверхні парника 32 м². Напруга живлення 380/220 В. Гранично допустима температура нагрівання для класу ізоляції проводу ПОСХВ Θ_доп = 70°С.

Розв’язання:

Гранично допустиме перегрівання оболонки проводу ПОСХВ:

ΔΘ = Θ_доп – Θ_зовн;

де Θ_доп – гранично допустима температура оболонки проводу, °С;

Θ_зовн – температура навколишнього середовища, що оточує провід (ґрунт), °С,

Θ_зовн = 20°С.

ΔΘ = 70 – 20 = 50°С.

Для підвищення надійності та довговічності нагрівачів зменшимо гранично допустиме перегрівання проводу ПОСХВ на 10°С і розрахунок будемо вести для ΔΘ = = 40°С.

По графіку рис. 12.2 для ΔΘ = 40°С сила струму нагрівача І_н = 8 А, напруга і потужність проводу довжиною 1 м відповідно: U₁ = 1,41 і Р₁ = 11,2 .

Необхідна довжина проводу нагрівача:

м,

де U – напруга мережі U = 220 В.

Потужність одного нагрівача:

P_н = P₁· = 11,2·156 = 1747 Вт.

Потужність необхідна для нагрівання парника:

P = K·(Θ_внутр. – Θ_зовн)·А_ск,

де – K коефіцієнт теплопередачі через скляну поверхню: K = 6,3 .

Θ_внутр. – температура повітря всередині парника або теплиці;

Θ_внутр. = -7,3°С.

А_ск – площа скляної поверхні; А_ск – 32 м².

P_пар = 6,3·[18 – (-7,3)]·32 = 5,1 кВт.

Число нагрівачів для парника:

Приймаємо три нагрівача, з’єднаних «зіркою» та приєднуємо до мережі напругою 380/220 В. Застосування такого з’єднання нагрівачів забезпечить на затискачах кожного нагрівача напругу 220 В.

Контрольні питання

1. Які способи і пристрої застосовуються для обігрівання парників і теплиць?

2. Поясніть методику розрахунку електрообігрівальних елементів парників і теплиць.

3. Поясніть роботу електрообігрівання парника в автоматичному режимі керування за принципіальною електричною схемою.

4. Чому силові тиристори VS1 та VS2, VS3 та VS4, VS5 та VS6 ввімкнені паралельно назустріч один одному?