Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве. Рубрика в журнале - Агротехника и энергообеспечение
Статья научная
В работе представлен комплексный подход к оценке энергетической эффективности работы трансформаторных подстанций, а также практические способы снижения затрат электрической энергии на примере предприятий производства газового оборудования. Отраженный в статье подход основывается на определении вероятностной расчетной нагрузки в результате обработки статистических данных, накопленных информационно- измерительной системой в течение характерного года. Для проверки гипотезы о нормальности распределения электрической нагрузки и оценки степени согласованности теоретического и статистического распределений использован критерий Колмогорова-Смирнова на уровне значимости 0,05 %.В статье установлено, что снижение мощности трансформаторов для обеспечения нормативного коэффициента загрузки не всегда приводит к наиболее эффективному режиму за счет худшего соотношения потерь в стали и меди трансформатора, а при анализе включения одного или двух трансформаторов для предотвращения систематических перегрузок за счет большой дисперсии нагрузок в течение суток необходимо учитывать величину расчетной нагрузки.Результаты исследований могут быть использованы промышленными предприятиями при определении оптимальной нагрузки трансформаторов и количества включенных трансформаторов в горячем резерве для минимизации потерь активной мощности и энергии.
Бесплатно
Статья научная
В материале статьи приводится анализ замены устаревшей аналоговой электромеханической релейной защиты и автоматики с помощью усовершенствованной микропроцессорной релейной защиты. Весьма существенный экономический эффект может быть получен благодаря такой особенности цифровых реле, как измерение и запоминание значений токов КЗ. Цифровые реле позволяют дистанционно определить место повреждения кабельной линии с достаточно большой точностью, что даёт возможность не только сберечь средства ля обхода повреждённой линии, но, главным образом, уменьшить время перерыва электроснабжения и ущерб, потребителей. Оценивая экономический эффект от использования микропроцессорной РЗ в денежном выражении, нельзя забывать и о других положительных факторах, которые появляются благодаря цифровой РЗА, в том числе повышение безопасности персонала, обслуживающего электроустановки, приобщение специалистов-электриков к современному аппаратному и программному обеспечению АСУ электроустановок, в том числе РЗА, повышение культуры эксплуатации и улучшение условий труда работников энергетических предприятий.
Бесплатно
Параметры возбуждения и фотолюминесценции чистого и отработанного трансформаторного масла
Статья научная
Оптические методы диагностики трансформаторного масла являются перспективным направлением цифровизации энергетики. Целью данной работы является сравнительный анализ люминесцентных параметров чистого и отработанного трансформаторного масла, необходимый для создания методики его оптической диагностики. Для спектральных измерений применяли дифракционный спектрофлуориметр. Рассчитаны энергетические (поглощательная способность и поток) и статистические (математическое ожидание, дисперсия, статистические моменты, асимметрия, эксцесс) параметры фотолюминесценции. Математические ожидания длинноволнового спектра чистого и коротковолнового спектра отработанного масла различаются на 27нм, что может быть использовано при проектировании прибора контроля качества. Для контроля степени отработки трансформаторного масла наиболее информативным и сравнительно легко измеряемым является поток фотолюминесценции. Целесообразно проводить люминесцентную диагностику масла в диапазоне возбуждения 340-400нм при максимуме около 376нм с измерением потока фотолюминесценции в диапазоне 400-500нм.
Бесплатно
Повышение надежности сельских распределительных электрических сетей с применением нейронных сетей
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы повышения надежности распределительных сельских электрических сетей с применением нейронных сетей. Основной проблемой эксплуатации распределительных сельских электрических сетей является повышенный износ основных элементов, которые приводит к частым отказам, влекущим за собой экономические потери от недоотпуска электрической энергии и ущерб потребителям. Авторами исследованы проблемные места распределительных сельских электрических сетей на основе реальных отчетов электросетевых организаций, учтены нормированные показатели надежности электрических сетей и определен наиболее перспективный метод повышения надежности с применением нейронных сетей. Предложены изменения в действующую систему планово-предупредительных ремонтов с определением расчетных показателей на основе диагностических и комплексных параметров надежности. На их основании планируется выполнение алгоритма работы нейронной сети, которая будет прогнозировать сформированные показатели и определять перечень необходимых работ по техническому обслуживанию и ремонту на будущий календарный год.
Бесплатно
Понятие и принципы управления конфигурацией интеллектуальных электрических сетей
Статья научная
Надёжность электроснабжения потребителей непосредственно зависит от конфигурации питающей электрической сети и эффективности управления ею. В то же время под конфигурацией разные авторы понимают схему электрической сети, расположение элементов в совокупности с их техническими характеристиками и другие параметры электрической сети. Единой трактовки этого понятия, а значит и единой классификации электрических сетей по их конфигурации нет. Поэтому в статье предлагается трактовка понятий «конфигурация электрической сети», «управление конфигурацией электрической сети». Рассмотрены возможности управления конфигурацией электрических сетей и получаемые от управления эффекты. Приведены основные принципы управления конфигурацией электрических сетей 0,4 кВ, реализуемые в рамках концепции интеллектуальных электрических сетей на базе применения мультиконтактных коммутационных систем. Среди принципов обеспечение наблюдаемости, управляемости сети, гибкости конфигурации, сегментируемости сети, а также интеллектуализация сетевого оборудования и интегрированность в экономику. Применение предлагаемых принципов управления конфигурацией позволяет повысить эффективность систем электроснабжения потребителей, сократить ущерб от недоотпуска им электроэнергии за счёт сокращения количества и продолжительности перерывов в электроснабжении, отклонения показателей качества электроэнергии и за счёт повышения доступности энергетической инфраструктуры.
Бесплатно
Предпосевная обработка семян подсолнечника в магнитном поле
Статья научная
Целью работы являлось изучение влияния магнитного поля на посевные качества семян подсолнечника. В результате проведенных исследований установлено, что предпосевная обработка семян подсолнечника в магнитном поле улучшает его посевные качества, биометрические показатели растений, что можно объяснить увеличением скорости химических реакций в семенах, растворимости солей и кислот, проницаемости клеточных мембран, усилением транспорта в клетку ионов, кислорода и воды. Основными факторами, влияющими на процесс обработки семян подсолнечника в магнитном поле, являются магнитная индукция, ее градиент и скорость движения семян. Эффективность обработки семян зависит от квадрата магнитной индукции, которая является наиболее существенным фактором. На основе полученных аналитических зависимостей и экспериментально определены режимные параметры обработки семян подсолнечника и их оптимальные значения: магнитная индукция 0,065 Тл при четырехкратном перемагничивании, градиенте магнитного поля 0,57 Тл/м и скорости движения семян 0,4 м/с. При таком режиме обработки семян подсолнечника в магнитном поле энергии прорастания увеличивалась на 28 %, а всхожесть - на 24 %.
Бесплатно
Применение гибридных интеллектуальных систем в энергетике
Статья научная
Очередной импульс разработки в области автоматизации проектирования и мониторинга параметров электрических сетей дали достижения в создании систем искусственного интеллекта и, в первую очередь, теории экспертных систем и баз знаний, а также искусственных нейронных сетей (ИНС). Объясняется это тем обстоятельством, что экспертные системы и ИНС позволяют работать с недостаточно формализованными методами и моделями, какими является основная часть методов структурного и параметрического синтеза энергосистем. Одним из классов экспертных систем в настоящее время являются гибридные экспертные системы (ГЭС), позволяющие не только объединять разные модели представления знаний в базах знаний, но и использовать несколько технологий их обработки, что делает этот вид систем достаточно гибкими при настройке на конкретную предметную область. В процессе проектирования и эксплуатации городских электрических сетей возникает множество проблем, связанных с решением плохо формализуемых задач и хранением большого объема инженерных данных и знаний. Одна из таких задач - задача прогнозирования электрических нагрузок на определенный временной период, обусловленная технологическими и экономическими причинами. С другой стороны развитие технологии «Индустрия 4» требует от инженеров-энергетиков владения навыками применения интеллектуальных систем и систем, основанных на знаниях. В работе представлен подход к решению задачи прогнозирования электрических нагрузок городской электросети на основе гибридных интеллектуальных систем. В состав таких систем входят как экспертные системы, так и искусственные нейронные сети. Рассмотрены основные направления применения методологии нейронных сетей в энергетике. Разработаны функциональная и инфологическая модели системы автоматизации проектирования энергосистем, содержащей банк инженерных знаний в этой предметной области и основанной на методах и алгоритмах гибридных интеллектуальных систем, адаптированных к таким плохо формализуемым процессам, как функциональный и параметрический синтез.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены вопросы применения датчиков параметров режимов работы электрических сетей для анализа надёжности электроснабжения потребителей и качества поставляемой им электроэнергии. Приведена структурная схема разработанного датчика, результаты его применения для исследования параметров режимов работы электрических сетей различных объектов.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются конструктивные особенности устройства для получения мезги из сахарной свеклы до отправки проб на сахаристость. При изучении процесса получения образцов мезги из сахарной свеклы выявлены конструктивные ограничения, которые можно существенно улучшить только применением добавочного дорогостоящего оборудования в системе электропривода. В качестве альтернативы электроприводам с двигателями вращения предлагается применение функционального безредукторного электропривода, в котором комбинация из трубчатой и дугостаторной линейных асинхронных машин (ТЛАМ и ДЛАМ) заменяют электропривод данных устройств. Вышеуказанные электрические машины при довольно небольших затратах позволяют добиться как возвратно-поступательного движения, так и плавного регулирования скорости вращения и крутящего момента во вторичных цепях без применения дополнительного оборудования, что обеспечивает многофункциональность и энергетическую эффективность рассматриваемых устройств.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается требования предприятий агропромышленного комплекса к обеспечению качества электроэнергии. Описаны причины отклонения напряжения при питании от электрических сетей единой энергетической системы. В качестве технического решение предложена установка Пункта регулирования напряжения 10 кВ для обеспечения требуемого уровня напряжения в автоматическом режиме. Приведены примеры установки на конкретных предприятиях, представлены строительные решения и технические решения по организация дистанционного контроля и телеуправления. Показан результат применения устройства с приведением графика регулирования напряжения в течение суток.
Бесплатно
Проблемы кибер-безопасности в интеллектуальных электрических сетях и системах измерения
Статья научная
Интеллектуальные системы измерения строятся на основе инфраструктуры интеллектуальных счётчиков, являющейся составной частью интеллектуальных сетей Smart Grid. Инфраструктура интеллектуальных счётчиков не является единой технологией, а представляет собой сочетание различных областей техники, коммуникации и управления. Она отвечает за сбор всей информации от поставщиков и потребителей, а также за реализацию управляющих сигналов и команд. Возможность функционирования инфраструктуры интеллектуальных счетчиков, как и Smart Grid в целом, возможно только при использовании информационных сетей, что в свою очередь, приводит к появлению новых угроз безопасности, которые не могли быть в традиционных системах. В этой статье проведен обзор проблем безопасности, возникающих в интеллектуальных системах измерения. В статье рассмотрены особенности нарушений конфиденциальности конечных пользователей через «профилирование потребителей», а также методы обеспечения этой конфиденциальности, такие как гомоморфное шифрование, перезаряжаемые батареи, добавление шума. Рассмотрены требования безопасности при защите от внешних хакерских и физических атак, ограничения, влияющие на безопасность системы, а также виды потенциальных злоумышленников по отношению к инфраструктуре интеллектуальных счётчиков. В статье также приводятся способы воровства электроэнергии в интеллектуальных системах измерения и их преимущества перед традиционными индукционными счётчиками
Бесплатно
Статья научная
Одной из проблем в птицеводстве является высокая плотность размещения птиц на ограниченном пространстве. Данная проблема ведет к ухудшению параметров микроклимата и росту заболеваемости птиц. Известно, что для чистки воздуха сельскохозяйственных помещений от пыли широко используются электрофильтры. Электрофильтры имеют различные конструкции, при этом эффективность их в борьбе с пылью варьируется от 80 до 99% в зависимости от параметров конструкции и состояния воздушной среды помещений. Наиболее экономически выгодным решением является применение в сельскохозяйственных помещениях двухзонных электрофильтров, которые имеют простую конструкцию и малое потребление электроэнергии. В статье поставлена цель: исследование эффективности применения многозонного электрофильтра для очистки воздуха в зависимости от количества осадительных пластин и размера пылевых частиц. Результаты исследования показали положительный эффект от использования многозонного электрофильтра с двумя осадительными пластинами.
Бесплатно
Программное обеспечение регистратора параметров роста растения
Статья научная
Во введении отмечено, что сельскохозяйственное производство обладает своими специфическими особенностями, которые диктуют широкое применение цифровых технологий (ЦТ), как ни в какой другой сфере народного хозяйства. Эти особенности хорошо согласуются с особенностями ЦТ.Показано, что в еще большей степени эффективность применения ЦТ может быть получена в искусственных экосистемах, где условия роста и получения высокой продуктивности обусловлены управляемостью этих процессов и наличием необходимых для этого технических средств. Дело лишь за управлением.Применение ЦТ в искусственных экосистемах имеет следующую схему: сбор данных о параметрах экосистемы (сенсорная сеть) → передача в базу данных (облачное хранилище) → обработка данных принятие решений (формирование управляющего сигнала).Для проведения исследований влияния показателей окружающей среды на показатели продуктивности также можно применять ЦТ такого же протокола.В результатах и их обсуждениях приводится описание конструкции регистратора, в основе которого лежит программируемый контроллер на базе процессора ATMega. Контроллер имеет различные аналоговые и цифровые входы и выходы. Для измерения параметров использовались как универсальные (стандартные), так и специализированные датчики.Пересчет единиц измерений значений регистрируемых параметров из битовых в осуществляется по приведённым формулам. В выводах отмечается, что разработана установка типа«регистратор» на базе платформы Arduino, позволяющая регистрировать в реальном времени показатели объекта исследований и внешних факторов с последующей их фиксацией в облачной базе данных.
Бесплатно
Статья научная
Введение. В настоящее время актуальным является вопрос о разработке ресурсо- и энергосбегающего электрооборудования и электротехнологий. В статье приведены результаты работ, проведенных по этому направлению при воздействии на биологические объекты. Были проведены исследования по отлову восковой моли - вредителя пчелосемей в ульях путем воздействия на нее энергосберегающими светодиодными световыми ловушками, спектр излучения которых регулируется программируемыми логическими микроконтроллерами (ПЛК). Вторым биологическим объектом были меристемные растения земляники садовой, которые облучались энергосберегающими светодиодными фитооблучателями, импульсным светом с изменяющейся скважностью. Этот режим реализовывался также с помощью ПЛК. Целью работы является разработка ресурсо- и энергосберегающего электрооборудования для реализации энергоэффективных электротехнологий для воздействия на биологические объекты. Материалы и методы. Для отлова восковой моли в ульях разработана опытная установка со светодиодами различного спектра излучения. Эксперименты проводились на бабочках восковой моли. Для реализации режима импульсного режима облучения с изменяющейся скважностью была разработана энергосберегающая светодиодная фитоустановка. Лабораторный эксперимент проводился на меристемных растениях земляники садовой сорта «Корона» в меристемной лаборатории Удмуртского НИИСХ Удм. ФИЦ УрО РАН. Результаты. Проведенные эксперименты показали, что около 50% бабочек переместились в емкость с излучением длиной волны 400 - 435 нм. Для земляники на этапе нарастания листьев (пролиферации) экспериментальный светодиодный фитооблучатель оказал положительное влияние как на площадь листовой поверхности земляники, так и на коэффициент размножения. По сравнению с традиционным люминесцентным фитооблучателем значительное увеличение площади листовой поверхности микрочеренков земляники сорта «Корона» отмечено уже на пятые сутки этапа пролиферации. Начиная с этого срока и до конца этапа пролиферации этот прирост статистически достоверен и составляет 210,35 мм2, 240,53 мм2, 274,36 мм2 соответственно. Обсуждение. Проведенные положительные исследования показали, что в улье можно создать специальные места для отлова бабочек восковой моли. В перспективе для регулирования спектра и интенсивности излучения светодиодов целесообразно использовать недорогие программируемые логические микроконтроллеры, например, АТmega с платой Arduino UNO. В отношении меристемной земляники: облучение ее экспериментальным ресурсо- и энергосбережегающим светодиодным фитооблучателем не приводило к вытягиванию микропобегов земляники и к концу этапа пролиферации были сформированы невысокие растения с большим количеством пригодных для укоренения микропобегов средней высотой 15 мм по сравнению с контролем (люминесцентными лампами). Заключение. Эксперименты показами, что в качестве приманки бабочек можно использовать светодиоды с излучением в диапазоне 400…435 нм. Для автоматического регулирования спектра и интенсивности излучения светодиодов целеаообразно использовать недорогие программируемые логические микроконтроллеры. Экономичееские затраты на изготовление световых излучателей составляют 10…15% от стоимости сохраненного меда, что экономичечки выгодно. В отношении меристемной земляники: предлагаемое электрооборудования для реализации ресурсо- и энергосбережения в электротехнологиях позволяет снизить потребление электроэнергии на 60% при повышении качества меристемных растений земляники.
Бесплатно
Разработка схемы управления зарядкой аккумуляторов для ветро-солнечной электростанции
Статья научная
В статье представлены результаты исследований по разработке схемы зарядного устройства для ветро-солнечной электростанции малой мощности. В состав предлагаемой структурной схемы ветро-солнечной электростанции малой мощности входят: генератор ветроэлектрической установки; фотоэлектрические модули солнечной электростанции; аккумуляторная батарея ветровой электростанции; аккумуляторная батарея солнечной электростанции; контакты управляющих реле устройства управления режимами работы и зарядки аккумуляторов. Особенностью разработанной схемы является то, что устройство управления режимами работы и зарядки аккумуляторов включает традиционные контроллеры зарядки ветровой и солнечной электростанции, а также головной контроллер управления и устройства развязки аккумуляторов для возможности подзарядки аккумуляторов соседней системы при неблагоприятных погодных условиях. Головной контроллер управляет четырьмя управляющими реле. Два коммутирующих реле служат для подключения (отключения) цепи зарядки одной из систем к аккумулятору другой системы. Еще два коммутирующих реле служат для управления работой аккумуляторов ветровой и солнечной электростанций при работе на общую электрическую нагрузку. Режимы работы и алгоритм управления определяются требованиями к заряду и эксплуатации аккумуляторов.
Бесплатно
Разработка схемы управления разъединителем в сетях 6-10кВ
Статья научная
В статье представлены результаты исследований по разработке схемы дистанционного управления разъединителем в сетях 6-10 кВ для систем сельского электроснабжения с целью повышения надежности систем электроснабжения. Основу устройства составляет разъединитель РЛК с электромеханическим приводом, а также выпрямитель, трансформатор тока, блок зарядки аккумулятора, контроллер зарядки, аккумуляторная батарея, фотоэлектрический модуль, система дистанционного управления электромеханическим приводом и блок коммутации цепи питания электромеханического привода. Принцип работы разъединителя состоит в том, что для привода механической части используется электромагнит постоянного тока получающий питание через блок коммутации цепи питания электромеханического привода от аккумуляторной батареи. Блок коммутации цепи питания электромеханического привода управляется дистанционно через систему дистанционного управления электромеханическим приводом. Представлена также методика расчета мощности фотоэлектрической станции и выбора аккумулятора для дистанционного привода разъединителя. Для обеспечения электропитания привода разъединителя необходимо иметь солнечный модуль мощностью 25 Вт и аккумуляторную батарею емкостью 40 А·ч. Рассмотрены также возможные варианты выбора электрооборудования системы электропитания привода разъединителя.
Бесплатно
Разработка энергоэффективного турбоветрогенератора на основе эффекта Магнуса
Статья научная
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ. Работа направлена на выявление преимуществ ветроэнергетических установок, основанных на эффекте Магнуса перед ветроустановками других типов в условиях ограниченности ветрового ресурса. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. Был сконструирован прототип ветроэнергетической установки в масштабе 1:10, затем проведён эксперимент в лабораторных условиях при скорости ветра в диапазоне от 1 до 7 м/с. В ходе эксперимента были измерены основные технические характеристики прототипа, а затем произведено их сравнение с характеристиками аналогичных разработок. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ. В ходе исследования было выявлено, что ветрогенератор на основе эффекта Магнуса достигает мощности 400 Вт. при скорости ветра около 7 м/с., в то время как аналогичные ветрогенераторы достигают её лишь при 11-12 м/с. Так же ветрогенератор на основе эффекта Магнуса обладает большим коэффициентом использования энергии ветра 0,42 против 0,35-0,4 у аналогов. ВЫВОДЫ. Ветрогенератор на основе эффекта Магнуса работает эффективнее аналогов при низких скоростях ветра.
Бесплатно
Статья научная
При проектировании и эксплуатации электрических сетей напряжением 0,4 кВ необходимо производить расчет параметров режимов их работы. Один из режимов работы электрических сетей 0,4 кВ - это аварийный режим короткого замыкания, важнейшими расчетными параметрами которого являются токи трехфазного и однофазного коротких замыканий. Без расчета токов короткого замыкания невозможно произвести правильный выбор защитных аппаратов для защиты трансформаторов, установленных на трансформаторных подстанциях напряжением 20…6/0,4 кВ, а также проводов и кабелей отходящих от них воздушных и кабельных линий напряжением 0,4 кВ. В статье показана методика расчета однофазных и трехфазных токов короткого замыкания в электрических сетях 0,4 кВ и приведены примеры расчетов для линий 0,4 кВ, выполненных проводом А-25, питаемых от трансформаторов ТМ-160/10/0,4. Выбор примера расчётов осуществлён исходя из анализа структуры и состава электрических сетей одного из районов Орловской области, показавшего, что в составе сетей имеются линии, выполненные проводом А-25. Для этих линий особенно актуальна проблема обеспечения чувствительности защитных аппаратов к токам однофазного короткого замыкания.
Бесплатно
Резистивное заземление нейтрали в распределительных сетях 6-35 кВ
Статья научная
Выбор режима заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ является важным вопросом при проектировании, эксплуатации и реконструкции электрических распределительных сетей, определяющий бесперебойность электроснабжения потребителей, безопасность персонала и электрооборудования при однофазном замыкании на землю (ОЗЗ), перенапряжения на неповрежденных фазах при ОЗЗ, ток в месте повреждения при ОЗЗ, принцип построения релейной защиты от замыканий на землю, уровень изоляции электрооборудования, допустимое сопротивление контура заземления подстанции. Режим заземления нейтрали в сетях 6-35 кВ влияет на значительное число технических решений, которые реализуются в конкретной сети. В работе рассмотрена проблема выбора режима заземления нейтрали в распределительных сетях напряжением 6-35 кВ. Показано, что применение в сетях напряжением 6-35 кВ резисторов заземления нейтрали позволяет существенно повысить надежность работы сетей, снизить аварийность при однофазных замыканиях на землю и автоматизировать процесс поиска поврежденного фидера. Приведен пример расчёта величины сопротивления резистора для подстанции НПС. Экспериментально на модели показана эффективность применения резистивного заземления нейтрали на подстанции НПС. Установлено, что при изменении параметров системы электроснабжения при отключении или включении новых фидеров для сохранения величины кратности перенапряжений на принятом или заданном уровне необходимо измененять величины сопротивления резистора на значение изменения тока замыкания на землю.
Бесплатно
Ресурсосберегающие параметры фермерских теплиц
Статья научная
Одна из основных задач агротехники - минимизация ресурсозатрат на единицу продукции. В суммарных тепловых потерях теплиц круглогодового использования примерно 95% составляют потери через светопрозрачные ограждающие конструкции. Поэтому для снижения энергетических затрат площадь ограждающих конструкций культивационного сооружения должна быть минимальной. Цель исследования предусматривала вывод формул для обоснования энергосберегающих объёмно-планировочных параметров теплиц, предлагаемых рынком для фермерских хозяйств, и сравнительную оценку различных типов сооружений. Получены формулы для определения минимального коэффициента ограждения теплиц различной формы, на основе которого проведено их сравнение по тепловым потерям и расходу материалов на ограждающие конструкции.
Бесплатно
