Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве. Рубрика в журнале - Агротехника и энергообеспечение
СВЧ установки для размораживания коровьего молозива
Статья научная
Разработаны многорезонаторные сверхвысокочастотные установки. Для обеспечения непрерывности технологического процесса размораживания молозива в одном модуле и разогрева в другом модуле разработана СВЧ установка с коническими резонаторами. Второй модуль представлен тремя коническими резонаторами, позволяющими увеличить производительность установки. Электромагнитная безопасность соблюдается без экранирующего корпуса за счет отсечения вершины конического резонатора на уровне критического сечения. Вследствие этого создаются условия для возникновения резонансных колебаний за счет переотражений электромагнитных волн от критического сечения. Появляется запредельный объем позволяющий создавать отверстия для введения сырья в резонатор, не нарушая в нем структуру электромагнитного поля. Для ферм малой производительности разработана двухрезонаторная СВЧ установка. Она выполнена в виде объединенных резонаторов с общим перфорированным основанием. В конденсаторной части тороидального резонатора возбуждается электромагнитное поле высокой напряженности, позволяющей обеззараживать сырье.
Бесплатно
Светодиодный фитооблучатель для выращивания томата
Статья научная
Защищенный грунт в России является одним из приоритетных и динамически развивающихся направлений сельского хозяйства. Развитие оборудования и новых технологий для выращивания овощных культур в условиях защищенного грунта в первую очередь направлены на сокращение эксплуатационных расходов и на повышение урожайности. Следовательно, разработка современных фитооблучателей на основе светодиодов является одной из приоритетных задач в развитии технологий для выращивания растений в условиях защищенного грунта. Были изучены фотосенсорные механизмы растений и определен оптимальный спектральный состав излучения, необходимый для благоприятного роста и развития овощных культур, выращиваемых в условиях закрытого грунта. Разработан энергоэффективный светодиодный фитооблучатель с оптимальным сочетанием спектра фотосинтетической активной радиации, регулируемым спектральным составом, потребляемая мощность которого в два раза меньше потребления натриевой лампой при той же мощности изучения. Фитооблучатель снабжен комбинацией светодиодов спектр излучения и мощность которых сбалансированы и согласованы с интенсивностью поглощения и ролью в фотосинтезе ключевых пигментов фотосинтетического аппарата растения хлорофиллов, каротиноидов, криптохромов и фитохромов. В результате использования фитооблучателя для облучения томата достигается высокая эффективность фотосинтеза и повышаются пищевые качества плодов.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время наблюдается рост количества генерирующих устройств, относящихся к возобновляемым источникам энергии, значительная часть которых работает на постоянном токе. Рост числа генерирующих и потребляющих установок, работающих на постоянном токе, приводит к необходимости объединения их для работы в отдельных микросетях постоянного тока. Поскольку параметры режимов работы в таких микросетях постоянно меняются в связи с изменением потоков генерируемой, аккумулируемой и потребляемой энергии, необходимым становится осуществление непрерывного мониторинга в них. В микросетях с генерацией энергии от фотоэлектрических установок, в том числе используемых в системах освещения, мониторинг осуществляется по току, напряжению и солнечной радиации. Для этого предусмотрены датчики тока (ДТ) и датчики напряжения (ДН), а также пиранометр Пеленг СФ-06. Информация от ДТ, ДН и пиранометра Пеленг СФ-06 поступает через модули ввода в персональный компьютер, где обрабатывается и выводится оператору через программное обеспечение, разработанное в среде MasterSCADA 4D. Такое решение позволяет разработать многофункциональную систему мониторинга, на базе которой будет создаваться система диспетчеризации объектов, включающая, в том числе, и осветительные комплексы. Разработан осветительный комплекс с параллельным питанием от двух источников, одним из которых является фотоэлектрический модуль. Данный комплекс можно применять как для сельскохозяйственных, так и для промышленных объектов. Предлагаемая система мониторинга апробирована и использована в ходе исследований данного осветительного комплекса. Исследование показало, что она позволяет получать основную информацию о работе осветительного комплекса в динамике по параметрам тока, напряжения и прихода солнечной радиации.
Бесплатно
Совершенствование схемы устройства секционирования линии электропередачи 0,4 кВ
Статья научная
Секционирование и резервирование электрических сетей 0,4 кВ позволяет сократить количество и продолжительность перерывов в электроснабжении потребителей. Существует ряд способов и технических средств осуществления секционирования и резервирования в данных сетях. Это способы секционирования установкой в рассечку линий электропередачи предохранителей, автоматических выключателей. Среди автоматизированных средств секционирования и резервирования - секционирующие пункты, секционирующие пункты с функцией автоматического ввода резерва, мультиконтактные коммутационные системы. Тем не менее, применение данных средств требует создания и новых устройств, обладающих меньшей по сравнению с ними стоимости. Такими устройствами являются устройства секционирования линий электропередачи, которые также можно назвать устройствами деления сети. Разработанные ранее устройства деления сети имеют ряд недостатков, среди которых отсутствие в схеме коммутационных аппаратов ручного управления, что не позволяет обеспечить необходимую безопасность при обслуживании устройств. Кроме того, некоторые блоки в данных устройствах могут быть объединены в один. В статье приводится усовершенствованная схема устройства деления сети и показаны возможные варианты применения данных устройств в линиях электропередачи 0,4 кВ.
Бесплатно
Современные методы обеспечения гарантированного и бесперебойного электропитания потребителей
Статья научная
Рассмотрены три наиболее распространенные схемы электропитания промышленных объектов. В качестве перспективной схемы электропитания рассматривалась гибридная схема с двумя отдельными вводами 10 кВ, одним вводом 0,4 кВ, резервным питанием от дизельгенераторной установки и двух этапным бесперебойным питанием особо ответственных потребителей. Проанализированы основные причины возникновения аварийных ситуаций в компьютеризированном оборудовании по вине питающей сети. Рассмотрен вариант обеспечения длительной автономности электрооборудования (120 минут) и методика выбора ИБП для рассматриваемой схемы питания особо ответственных потребителей. Представленный вариант схемы питающей сети промышленных объектов является наиболее универсальным. Он необходим при неоднородности нагрузки по категориям надежности электроснабжения, наличия чувствительной нагрузки к качеству электрической энергии и необходимости длительной бесперебойной работы в случае неполадок в системе электроснабжения объекта.
Бесплатно
Способы интенсификации теплообмена в теплопередающих устройствах
Статья научная
Представлены результаты экспериментального исследования работы замкнутых двухфазных теплопередающих устройств, заправленных хладагентами R404А, R407С, R410А. Проведены эксперименты при углах наклона устройств (0º, 90º), что увеличивает область применения таких теплообменных элементов в промышленности. Диапазон подводимых тепловых потоков - 20-128 Вт, температура поверхности устройства изменялась в пределах +18…+63 °С. Установлена зависимость термического сопротивления термосифона от подводимой тепловой нагрузки, проведен анализ полученных результатов.
Бесплатно
Стенд для изучения влияния электрооборудования на показатели качества электроэнергии
Статья научная
Представлена актуальность исследования влияния электрооборудования на показатели качества электроэнергии. Разработанный стенд для изучения влияния электрооборудования на показатели качества электроэнергии помогает на практике определить, как некачественная электроэнергия влияет на электроприёмники, а так же как сами электроприёмники влияют на качество электроэнергии. При этом на стенде можно практически определить точку, где лучше расположить устройства, предназначенные для повышения качества электроэнергии. Функционал стенда позволяет имитировать режимы работы различных электроприемников, что, в свою очередь, позволяет более точно изучить на практике изменение показателей качества электроэнергии в электрической сети и его влияние на электрооборудование. В статье представлена электрическая схема стенда для изучения влияния электрооборудования на показатели качества электроэнергии, а так же представлены результаты испытания разработанного стенда.
Бесплатно
Термоэлектрическая установка осушения воздуха помещений сельскохозяйственного назначения
Статья научная
Обоснована перспектива использования термоэлектрических установок для кондиционирования воздуха. Предложена конструкция и рассмотрен принцип работы установки для поддержания влажности и температуры воздуха в животноводческих помещениях с применением термоэлектрических модулей. Представлены результаты экспериментальных исследований действующего образца в виде графиков температуры и влажности воздуха после его обработки. Представлены основные положения по расчету теплоэнергетических и конструкционных параметров теплообменного устройства со стороны горячего рабочего контура. Выполнен расчет количества влаги, получаемой из воздуха при заданных исходных параметрах. Установка характеризуется высокими теплотехническими показателями, надежностью, малыми потерями тепловой энергии, отсутствием подвижных частей.
Бесплатно
Типы мультиконтактных коммутационных систем
Статья научная
Мультиконтактные коммутационные системы (МКС) - это коммутационные аппараты, имеющие 2 и более контактных групп, которые отличаются от других коммутационных аппаратов, устанавливаемых в электрические сети тем, что управление их контактными группами осуществляется независимо. Применение МКС позволяет гибко изменять схему электроснабжения за счёт переключения контактных групп МКС в зависимости от ситуации в электрической сети. Существует необходимость классификации МКС и разработки различных их типов для применения в электрических сетях, в которых присутствуют несколько источников электроэнергии, в том числе, например, и возобновляемые источники, источники малой генерации. Разработанные типы МКС могут использоваться во всех вариантах схем электроснабжения, выполняемых как с применением воздушных, так и кабельных линий, или смешанного исполнения. Состояние контактных групп МКС может кодироваться как буквенным, так и двоичным кодом, что позволяет упростить задачу последующего кодирования ситуаций в электрической сети, в которой имеются МКС различных типов. МКС могут оснащаться заданными функциональными возможностями в зависимости от целей их применения. В них могут быть заложены функции АПВ (однократного и многократного), АВР (в заданном направлении резервирования), другие функции. Применение МКС в схемах электроснабжения повышает надёжность электроснабжения потребителей и осуществлять принципы интеллектуализации электрических сетей.
Бесплатно
Статья научная
Целью настоящей работы является разработка установки с нетрадиционными высокодобротными резонаторами, обеспечивающими воздействие электромагнитного поля сверхвысокой частоты (ЭМПСВЧ) в непрерывном режиме для ослабления силы удерживаемости пуха в коже шкурок кроликов при высокой напряженности электрического поля, снижающего жизнеспособность микроорганизмов вегетативной формы. Описана разработанная СВЧ установка с усеченным коническим резонатором для отделения пуха от шкурок кроликов в периодическом режиме. Установка обеспечивает ускорение процесса отделения пуха от шкурок кроликов, сила удерживаемости которого в волосяной луковице ослабляется за счет воздействия равномерно распределенного диссектором ЭМПСВЧ в объеме резонатора и за счет растирания каменной солью поверхность мездры. СВЧ установка содержит резонатор с запредельным волноводом, внутри которого соосно установлена фторопластовая правилка на валу. Ближе к крышке резонатора установлен магнетрон и около излучателя имеется диссектор. Показана технологическая линия переработки шкурок кроликов, предусматривающая два способа сбора пуха со шкурок кроликов в зависимости от продолжительности после съема шкурок кроликов. В случае продолжительности после забоя кроликов до 2 часов можно использовать рассол или специальную опару для ускорения процесса ослабления силы удерживаемости пуха в мездре при воздействии ЭМПСВЧ. Если продолжительность после съема шкурки кролика более 2 часов, то воздействие ЭМПСВЧ на шкурку следует проводить в процессе разрыхления мездры каменной солью.
Бесплатно
Устройство для отключения линии с замыканием на землю в сети с изолированной нетралью
Статья научная
Для сетей с изолированной нейтралью однофазные замыкания на землю не являются аварийными, однако потенциально опасны для людей и животных и могут привести к развитию аварии в междуфазные короткие замыкания. Целью работы является разработка и исследование устройств, осуществляющих селективную защиту от замыканий на землю в электрической сети с малыми токами замыкания на землю. В результате разработано устройство для отключения линии с замыканием на землю в сети с изолированной нейтралью. В сетях с изолированной нейтралью 6...35 кВ на электрических подстанциях предлагается использовать данное устройство с целью обеспечения автоматического выбора и отключения только той линии, на которой произошло замыкание.
Бесплатно
Статья научная
В статье произведен анализ основных показателей эффективности систем электроснабжения: надежности электроснабжения и качества электроэнергии. Выявлено, что основным показателем надежности электроснабжении время восстановления электроснабжения после отказов, основным показателем качества электрической энергии является время несоответствия качества электроэнергии требованиям нормативных документов (или договорным обязательствам). Рассмотрена существующая система мониторинга надежности электроснабжения и качества электроэнергии на проводной и беспроводной технология связи (GSM, NB-IoT, LoRa). Изучена структурная схема и определены недостатки используемых для системы мониторинга устройств контроля количества и продолжительности отключений электроэнергии и качества электроэнергии. Разработано новая схема устройства контроля количества и продолжительности отключений электроэнергии и качества электроэнергии на базе микроконтроллера Arduino в соответствии с выявленными недостатками, определены комплектующие изделия по этой схеме и собран экспериментальный образец. Перечислены все возможные аварийные режимы контролируемого участка электрической сети, которые разработанное устройство способно определять. Также перечислены все аварийные режимы электрической сети и их причины, которые система мониторинга надежности электроснабжения и качества электроэнергии на основе разработанных устройств контроля количества и продолжительности отключений и отклонения напряжения способна определять.
Бесплатно
Статья научная
Наибольшее число хищений и значительные объемы похищаемой электроэнергии имеют место в бытовом секторе. Причинами этого являются, с одной стороны, постоянный рост тарифов на электроэнергию при одновременном возрастании объема ее потребления и снижении платежеспособности населения, а с другой стороны - относительная доступность и простота осуществления того или иного способа хищения электроэнергии, несовершенство конструкций приборов учета, первичных и вторичных схем их коммутации, неудовлетворительное техническое состояние измерительных трансформаторов тока и напряжения, отсутствие правовой базы для привлечения к ответственности расхитителей электроэнергии. В статье рассматриваются существующие методы хищения электрической энергии и способы их выявления. Разработано устройство контроля несанкционированного отбора электрической энергии на базе существующего электросчётчика СТК-1, позволяющее защитить приборы учёта от внешних воздействий, способствовать их правильной и устойчивой работе. Применение индикатора высокочастотных воздействий, питающегося от бесконтактного блока, обеспечивает бесперебойный учёт электрической энергии вне зависимости от использования самодельных приспособлений, работающих по принципу импульсного кратковременного отбора тока, а также от воздействия мощных постоянных магнитов.
Бесплатно
Фенологически пофазное цифровое управления ростом растений на примере шпината
Статья научная
Во введении отмечено, что важной задачей современной индустрии является создание новых технологий и устройств, позволяющих при незначительном повышении материальных затрат получить высокий урожай овощных культур.Сформулирована цель исследования: повышение урожайности овощных культур на основе применения технологии цифрового фенологически пофазного управления ростом растений.Рассмотрены материалы и методы. Отмечено, что у каждого растения существует свой жизненный цикл с определенными фазами развития. Приведены фенологические фазы для шпината.Приводятся результаты и их обсуждение, где говорится о сохранении широкого круга культур, для которых не определены фенологические фазы, уже не затрагивая числовых значений экологофизиологических факторов в них, а для тех, где определено и то, и другое, числовые значения определены не для всех фаз, например, температура и влажность субстрата, влажность окружающей среды и рН питательного раствора для шпината. Даны рекомендации по применению числовых значений освещенности, спектрального состава, минерализации питательных растворов и т.д.В выводах отмечается, что применение пофазных числовых значений факторов для управления ростом растений приведет к увеличению продуктивности.
Бесплатно
Статья научная
В статье обоснована актуальность разработки отечественной системы управления микроклиматом на объектах животноводства, адаптированной к климатическим условиям России. Предложена структурная схема управления микроклиматом с применением энергосберегающего теплоэнергетического оборудования на примере свинарника. Разработана функциональная схема управления микроклиматом с применением микроконтроллеров и средств автоматизации отечественного производства (ООО «Овен»). Представлен состав базового комплекта управления микроклиматом животноводческого помещения. Разработаны и представлены в краткой форме исходные требования на разработку комплекта автоматического управления микроклиматом в животноводческом помещении на примере свинарника. Предварительное технико-экономическое обоснование показало, что внедрение автоматических систем управления микроклиматом с применением энергосберегающего теплоэнергетического оборудования обеспечит снижение энергозатрат до 30% по сравнению с традиционными автоматизированными системами на животноводческих объектах, применяемые в настоящее время.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время на объектах энергоснабжения 75% аварийных ситуаций вызваны однофазными замыканиями на землю. Используемые в настоящее время методы тепловизионного и ультразвукового контроля не позволяют точно выявить причину возникновения аварий в распределительных сетях. Генераторы поискового тока в силу своей маломощности не могут охватить весь участок диагностируемой цепи. В статье предложены цифровые технологии для реализации умной диагностики изоляции системы электроснабжения с изолированной нейтралью в рабочем режиме, позволяющие в режиме on-line диагностировать сеть и производить анализ полученных данных для заблаговременного предотвращения аварийных ситуаций. Для того чтобы избежать отключения участков и диагностировать сеть в рабочем режиме, предлагается производить проверку системы с помощью токоограничивающего конденсатора, который будет под напряжением подключаться к токоведущим частям каждой фазы и точно определять место однофазного замыкания при любом количестве фидеров. Актуальность этих исследований вызвана тем, что, к примеру, только за два года на одном предприятии были зафиксированы 19 аварийных ситуаций, связанных с однофазными замыканиями на землю. Четыре случая из них привели к полной остановке предприятия. Поэтому разработка цифровых технологий для реализации умной диагностики изоляции системы электроснабжения под напряжением с изолированной нейтралью будет интересна практикам, ученым, исследователям, аспирантам и другим специалистам, стремящимся изучать последние достижения в умном агробизнесе для последующего применения их в реальном мире.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены предпосылки совместного применения биоэнергетических и теплофотоэлектрических установок. Приведены данные о росте поголовья на предприятиях животноводства России. Показано, что наблюдается резкий рост поголовья на предприятиях свиноводства, которые являются объектами негативного воздействия на окружающую среду I категории, а отходы жизнедеятельности свиней относится к III классу опасности. Приведены расходы и характеристика навозных стоков свиноводческих предприятий. Цель работы заключается в эколого-экономической оценке совместного применения биоэнергетических и теплофотоэлектрических установок для получения энергии путем анаэробной биоконверсии органических отходов животноводства. Показано, что биоэнергетический потенциал органических отходов свиноводства составит 50,4 ПДж/год. Предложены способ увеличения эффективности выработки электроэнергии при анаэробной биоконверсии отходов, включающие в себя применение микробной электролизной ячейки с питание от теплофотоэлектрической установки. Показано, что для переработки органических отходов свиноводства РФ с помощью биоэнергетических установок с комплексным применением МЭЯ и теплофотоэлектрических модулей необходимо затратить 65,3 млрд. рублей при ежегодном получении 8,23 млрд. рублей только за счет отпуска электроэнергии с тарифом 6 руб./кВтч.
Бесплатно
Статья научная
Наиболее распространенный в сельхозпроизводстве асинхронный электропривод наряду с очевидными достоинствами (простота конструкции, надежность) обладает повышенным пусковым током, что обусловливает снижение эксплуатационной надежности как электродвигателя, так и рабочей машины вследствие значительной амплитуды колебания динамического момента. Наиболее выражена аварийность по этим причинам асинхронных электроприводов, работающих в повторно- кратковременных режимах. Применение устройств плавного пуска (софтстартеров) позволяет смягчать динамические характеристики, однако их настройка необходима для каждого конкретного электропривода. Как показало математическое моделирование на ПЭВМ, возможно применение показателей плавности для настройки софтстартеров, в том числе при помощи внедрения в них функции самонастройки. Для экспериментальной проверки адекватности теоретических выводов разработана установка, в которой при помощи ПЭВМ можно фиксировать характеристики тока, частоты вращения и динамического момента. В установке используется многофункциональная плата ввода-вывода сигналов, имеющая аналого - цифровой преобразователь. Обязательным этапом определения динамических характеристик является цифровая обработка данных, например при помощи функции линейной фильтрации в Exel. Полученные на экспериментальной установке динамические характеристики прямого пуска турбомеханизма хорошо согласуются с современными представлениями о происходящих электромеханических процессах в электроприводе.
Бесплатно
Статья научная
Асинхронный электропривод обладает повышенным пусковым током, который приводит к снижению эксплуатационной надежности как электродвигателя, так и рабочей машины вследствие значительной амплитуды колебания динамического момента. Одним из способов улучшения динамических свойств асинхронных электроприводов является формирование переходных характеристик путем постепенного увеличения напряжения на обмотках статора при помощи устройств плавного пуска (софтстартеров). Начальное напряжение и время нарастания его до номинальной величины являются основными настроечными параметрами софтстартеров. Для изучения влияния настроечных параметров софтстартера на динамические характеристики асинхронного электропривода турбомеханизма были проведены экспериментальные исследования на физической модели, при помощи которой получены переходные характеристики тока, частоты вращения и динамического момента при различных значениях начального напряжения и емкости конденсатора, задающего динамику нарастания напряжения. Выявлено, что софтстартер при рациональной настройке позволяет эффективно снижать механические перегрузки в электроприводе. Пусковой ток при этом уменьшается незначительно, время пуска увеличивается. Использование для оценки «плавности» переходного процесса только токовой и разгонной характеристик нецелесообразно, так как они не имеют ярко выраженной связи с характеристикой динамического момента. Следовательно, наиболее точным методом настройки софтстартера является нахождение рациональных значений настроечных параметров путем измерения амплитуды колебания динамического момента.
Бесплатно
Экспериментальное исследование устройства преобразования энергии волн
Статья научная
Использование преобразователей энергии морских волн может стать решением как вопросов электроснабжения потребителей, расположенных на берегу, так и вопросов снижения выбросов при производстве энергии. На данный момент разработан целый ряд устройств для преобразования энергии волн. Однако, они не позволяют достаточно адекватно решить задачу устойчивого преобразования волновой энергии. Целью данной работы является разработка устройства для преобразования энергии волн в электрическую энергию и его экспериментальное исследование. В данной работе представляется схема и принцип работы устройства. Испытание устройства состоит из двух этапов: исследование работы буя при наполнении воздухом, а затем углекислым газом. В результате эксперимента следует, что при наполнении буя углекислым газом эффективность работы преобразователя энергии волн примерно в 1,5 раза выше, чем наполнение воздухом.
Бесплатно
