Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса. Рубрика в журнале - Агротехника и энергообеспечение
Диагностика состояния освещения тепличного хозяйства с помощью роботизированной системы
Статья научная
В работе рассмотрена возможность применения роботизированной системы в качестве метода диагностики освещения тепличного хозяйства. Природного освещения перестает хватать для полноценного роста и развития растений, что является неблагоприятными условиями для выращивания культур. Эта проблема решается с помощью искусственного освещения. Искусственное освещение нуждается в своевременном обнаружении неисправностей его работы. Для этого необходимо регулярно выполнять осмотр освещения. Цель работы - рассмотреть возможность внедрения роботизированной системы по поиску нарушения работы в освещении теплиц. Задачи работы - описать работу роботизированной системы, рассмотреть диагностическое оборудование, рассмотреть алгоритм работы. По ходу выполнения работы было выбрано диагностическое оборудование для осмотра освещения. Так же было выбрано вспомогательное оборудование, которое позволяет контролировать показатели окружающей среды помещения необходимые для эффективного развития растений. Построен и описан алгоритм работы роботизированной системы, описаны основные нарушения которые может выявить роботизированная система.
Бесплатно
Статья научная
Создание устойчивой экономически эффективной системы электроснабжения высшей категории надёжности Андреевский крест поселений с общей сетевой мощностью до 15 МВт, являющейся электрическим клеточным автоматом планетарной энергетической сети клеточных автоматов - экосферно-совместимых самоокупаемых бессмертных поселений типа ПАОЭ Святой крест на 600 родовых поместий сети поселений Sharupich.net, на сегодняшний день, является основой разработки, строительства и эксплуатации сетей электроснабжения, позволяющей через угловую и центральную подстанцию подключать соседние поселения, расположенные на одной диагонали, а через соседние подстанции 110/35/10 кВ потребителей на линии одного сектора, обеспечить постоянное (не отключаемое) электроснабжение.
Бесплатно
Использование аморфных сплавов для защиты электрических сетей от высокочастотных перенапряжений
Статья научная
Для защиты оборудования подстанций от высокочастотных перенапряжений необходимо не только уменьшать амплитуду входного импульса, но и демпфировать его. Наиболее перспективно для этого использование частотнозависимого устройства (ЧЗУ), сопротивление и индуктивность которого растут с ростом частоты входного сигнала и которое подключается к подстанции последовательно. На промышленных частотах данное устройство проводит рабочие токи без потерь, на высоких частотах, например, при грозовых импульсах, сопротивление устройство резко возрастает благодаря аномальному скин-эффекту. В разработанном в 2014 году ЧЗУ в качестве проводящего слоя используется лента из аморфного сплава 5БДСР. Относительная магнитная проницаемость данной ленты составляет 50000, что оказалось мало для эффективной защиты оборудования подстанций. Разработка новых устройств, имеющих иную форму самого ЧЗУ или его проводников, также оказалось не в состоянии обеспечить эффективную защиты оборудования подстанций. Необходим новый подход или новые материалы для увеличения эффективности защитных свойств разрабатываемых частотнозависимых устройств.
Бесплатно
Использование искусственной нейронной сети при прогнозировании электрической нагрузки
Статья научная
Каждый год наблюдается рост развития с последующим увеличением потребности в электрической энергии. В связи с этим необходимо прогнозировать количество потребителей и спрос на электроэнергию, чтобы поставщики электроэнергии могли предоставлять электроэнергию по мере необходимости и минимизировать отключения. При прогнозировании используется метод искусственной нейронной сети (ИНС), работающей по методу Backprop. Преимуществом этого метода является удобство в формулировании данных прогнозистов, а также гибкость в изменении. Используются алгоритм обучения Левенберга-Марквардта, переменная скорость обучения по Грейденту и квази-Ньютону. Наиболее точные результаты можно увидеть, если посмотреть на наименьший средний процент ошибок, полученный на всех трех алгоритмах обучения. Результаты обучения с помощью trainlm, traindx и trainbfg показывают, что результирующая ошибка достаточно мала и составляет 0,194%, 0,15% и 0,14%. Результаты обучения показывают, что искусственная нейронная сеть (ИНС) хорошо подходит для применения в прогнозировании.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе рассматривается применение систем солнечного охлаждения как альтернативный вариант решения основных экологических и энергетических проблем. Описываются принципы работы, основные преимущества и недостатки концентраторов солнечного излучения. Проанализированы их оптимальность и актуальность использования на сегодняшний день. Приведены примеры работ по повышению холодопроизводительности систем солнечного охлаждения с помощью параболоидных концентраторов. Предложена установка на принципе комбинированного абсорбционного охлаждения. Изложен принцип работы данной установки и показаны отличительные особенности от других абсорбционных систем солнечного охлаждения. Выполнен теоретический расчёт цикла данной установки и определен её энергетическая эффективность. Разработана 3D модель текущей установки в комплексном облачном инструменте.
Бесплатно
Статья научная
Процессы электроснабжения характеризуются большими потоками данных о параметрах режимов работы электрических сетей, потреблении электроэнергии, показателях качества электроэнергии, надёжности и многих других. Большая часть этих данных может быть использована для дополнительной обработки, что позволит формировать прогнозы развития систем электроснабжения, оценивать их состояние, разрабатывать мероприятия по повышению надёжности электроснабжения, качества электроэнергии. Постоянный рост уровня цифровизации требует новых методов и инструментов анализа, т.к. традиционные не всегда учитывают специфику цифровых сигналов в должном объеме. Проведен анализ возможности использования данных по отключениям в электрических сетях электроэнергии на обработки методами оценки статистической информации. Исследованы основополагающие методы оценивания с учетом особенностей данных электроснабжения с последующим тестированием полученных данных. На примере языка программирования C# и платформы .Net спроектировано программное средство анализа данных по отключениям электроэнергии, приведены результаты анализа на примере сетей 35 кВ.
Бесплатно
Статья научная
Процессы электроснабжения характеризуются большими потоками данных о параметрах режимов работы электрических сетей, потреблении электроэнергии, показателях качества электроэнергии, надёжности и многих других. Большая часть этих данных может быть использована для дополнительной обработки, что позволит формировать прогнозы развития систем электроснабжения, оценивать их состояние, разрабатывать мероприятия по повышению надёжности электроснабжения, качества электроэнергии. Постоянный рост уровня цифровизации требует новых методов и инструментов анализа, т.к. традиционные не всегда учитывают специфику цифровых сигналов в должном объеме. Проведен анализ возможности использования статистических методов обработки данных для анализа количества отключений в электрических сетях. Проиллюстрирована последовательность обработки данных, для чего использованы основополагающие методы оценивания с учетом особенностей данных по отключениям. Проведено тестирование полученных результатов. С применением языка программирования C# и платформы .Net спроектировано программное средство анализа данных по отключениям в электрических сетях, приведены результаты применения разработанного программного средства на примере обработки данных по отключениям в электрических сетях 35 кВ.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассмотрены современные статистические методики, применяемые для анализа надежности и качества электроснабжения. Особое внимание уделено необходимости постоянного исследования и совершенствования методов прогнозирования, проектирования, строительства, монтажа и эксплуатации электроэнергетических объектов. Предложены различные подходы к оценке показателей надежности, включая аналитические и комбинированные методы, а также применение контрольных карт для мониторинга качества работы систем. Проведен сравнительный анализ методов оценки надежности, выявлены ключевые факторы, влияющие на качество организации системы охраны труда на предприятиях электроэнергетики. На основании проведенного анализа предложены рекомендации по повышению эффективности системы управления охраной труда и минимизации рисков нарушения техники безопасности.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время для повышения надежности электроснабжения распределительных электрических сетей 6-10 кВ в них внедряются реклоузеры, реализующие функции сетевого секционирования и резервирования линий электропередачи, что при возникновении аварийных режимов работы сети позволяет значительно снизить время и количество перерывов в электроснабжении потребителей. В данной работе представлено исследование режимов работы кольцевой электрической сети 10 кВ, запитанной от подстанции «Куликовская» 110/35/10 кВ, находящейся в зоне эксплуатационной ответственности филиала ПАО «Россети Центр» - «Орелэнерго», по допустимым отклонениям напряжения при нормальном режиме работы и аварийных ситуациях, возникающих на участках сети и при отказах источников питания. На основании проведенного расчета параметров рассматриваемой электрической сети 10 кВ выявлено, что в различных режимах отклонение напряжения от номинального не выходит за рамки, установленные ГОСТ 32144-2013, что позволяет продемонстрировать эффективность внедрения реклоузеров. Полученные в работе параметры режимов работы электрической сети 10 кВ могут быть использованы при разработке устройства бесканального дистанционного мониторинга и контроля выключателей в отходящих линиях электропередачи.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время актуальным вопросом является исследование аварийных режимов работы электрических сетей с целью определения режимных параметров для использования их в качестве уставок срабатывания технических устройств, внедряемых в электрические сети для повышения эффективности их функционирования. В работе произведено исследование режима устойчивого однофазного короткого замыкания в сельской электрической сети 0,4 кВ на компьютерной модели, включающей энергосистему, трансформатор, линию электропередачи, измерительные блоки и блок моделирования аварийного режима. В ходе исследования были определены электрические параметры токов и напряжений со стороны высшего и низшего напряжения силового трансформатора 10/0,4 кВ, а также составляющие токов и напряжений прямой, обратной и нулевой последовательностей. Выявлено, что напряжение прямой последовательности в точке короткого замыкания при его возникновении от 0 до 1000 метров уменьшается с 219 В до 141 В, напряжение обратной последовательности возрастает с 23,1 В до 101 В, а нулевой последовательности - уменьшается со 195 В до 40,2 В. При этом токи симметричных составляющих составляют треть тока однофазного короткого замыкания. В свою очередь, ток нейтрали равен току однофазного короткого замыкания. Степень несимметрии фазных напряжений со стороны 10 кВ составляет 8% при замыкании в сети 0,4 кВ на удалении 25 метров от трансформатора. В свою очередь, при удаленности точки короткого замыкания от вывода низкого напряжения силового трансформатора более, чем на 675 метров, фазные напряжения симметричны и аварийный режим в низковольтной сети не оказывает влияния на электрические параметры стороны высокого напряжения.
Бесплатно
Исследование электропотребления приусадебного участка с применением устройства ТЭМП-3
Статья научная
Анализ параметров электропотребления приусадебных участков, сельских жилых домов, позволяет более точно прогнозировать потребляемую такими объектами мощность, более рационально указывать присоединяемую мощность при подаче заявки на технологическое присоединение к электрическим сетям. В статье приведены отдельные результаты анализа электропотребления приусадебного участка, включая сельский жилой дом. Измерения проводились с применением таймера-электросчётчика мобильного портативного ТЭМП-3, что позволило получить мгновенные и среднеквадратичные значения напряжения, потребляемой мощности. На основе анализа результатов измерений выполнено сравнение значений фактически потребляемой и расчётной мощности объекта, выявлены искажения качества электрической энергии. Показана возможность, с применением ТЭМП-3, получать сведения о графиках работы отдельных электроприёмников, моментах времени их включения и отключения, продолжительности работы. Это может быть использовано в ходе энергетических обследований различных электропотребителей.
Бесплатно
Статья научная
Целью работы является получения более эффективной конструкции пассивных систем с теплоаккумулирующей стенкой и разработка экспериментальной модели задания для натурных испытаний. Использование теплоаккумулирующей стенки в пассивных системах солнечного теплоснабжения из-за малого аккумулирующей способности и при большом ее термическом сопротивлении, вследствие этого становится значительное повышение температуры наружной поверхности стенки, ведущее к увеличению тепловых потерь через остекление. Для повышения теплопередающей способности теплоаккумулирующей стенки является использование перфорированной теплоаккумулирующей стенки, которые позволяют повысить интенсивность теплосъёма с луче воспринимающей поверхности теплоаккумулирующей стенки в период инсоляции и могут быть использованы как вентиляционные устройства, с естественной или принудительной подачей воздуха. Представлена экспериментальная модель теплоаккумулирующей стенки и методика проведения эксперимента. При проведении экспериментальных исследований проводятся измерения температуры в модели из шести термопарами расположенных по толщине стенки и измеряется расход воздуха через стенки по показаниям дифференциального манометра. Электрическая, термометрическая и гидравлическая схема модели зданий обеспечивает работу, включение и выключение нагревателя-дублера и измерение дополнительного количества тепла, идущего на поддержание в отсеках одинаковой заданной температуры, температура в отсеках задается с помощью контактных термометров, устанавливаемых на одинаковую температуру, электрические нагреватели включаются и выключаются с помощью реле. Гидравлическая система предназначена для того, чтобы обеспечить одинаковый воздухообмен в отсеках помещения, количество отбираемого воздуха фиксируется ротаметром. Экспериментальные исследования в натурных условиях должно проводиться в продолжении всего отопительного периода с ежедневным фиксированием результатов измерений, определив коэффициент замещения и отопительную нагрузку помещения можно произвести подсчет экономической эффективности от применения пассивной системы солнечного отопления для данной конструкции постройки.
Бесплатно
Источник питания дозированной энергией повышенной стабильности
Статья научная
Источники вторичного электропитания дозированной энергией на основе вентильно-конденсаторных преобразователей находят всё более широкое применение в специальных технологических электроустановках. В качестве накопителя электрической энергии в них широко используются конденсаторы, которые обеспечивают дозированную передачу энергии из электрической сети в нагрузку с помощью силовых полупроводниковых ключей. Силовые полупроводниковые ключи должны обеспечивать полный заряд и разряд дозирующего конденсатора в квазирезонансном режиме, что не всегда достигается из-за возможного изменения параметров нагрузки. В результате возникает нарушение режима работы преобразователя. Целью исследования являлось рассмотрение особенностей токового режима источника питания с дозированной передачей энергии в нагрузку при использовании различных силовых полупроводниковых ключей и соответствующих режимов управления ими. В результате анализа вентильно-конденсаторного источника питания установлено наличие граничных условий для обеспечения его надёжного функционирования при изменении параметров нагрузки и режимов управления. Для повышения стабильности преобразователя в режиме вторичного источника электропитания предложено вместо частично управляемых тиристорных ключей использовать полностью управляемые полупроводниковые ключи в виде биполярных транзисторов с изолированным затвором типа JGBT. Разработано схемное решение преобразователя с дозированной передачей энергии в режиме источника вторичного электропитания повышенной стабильности с использованием IGBT-транзисторов и синхронизацией их работы от питающей сети переменного тока.
Бесплатно
Источник питания дозированной энергией повышенной стабильности
Статья научная
Источники вторичного электропитания дозированной энергией на основе вентильно-конденсаторных преобразователей находят всё более широкое применение в специальных технологических электроустановках. В качестве накопителя электрической энергии в них широко используются конденсаторы, которые обеспечивают дозированную передачу энергии из электрической сети в нагрузку с помощью силовых полупроводниковых ключей. Силовые полупроводниковые ключи должны обеспечивать полный заряд и разряд дозирующего конденсатора в квазирезонансном режиме, что не всегда достигается из-за возможного изменения параметров нагрузки. В результате возникает нарушение режима работы преобразователя. Целью исследования являлось рассмотрение особенностей токового режима источника питания с дозированной передачей энергии в нагрузку при использовании различных силовых полупроводниковых ключей и соответствующих режимов управления ими. В результате анализа вентильно-конденсаторного источника питания установлено наличие граничных условий для обеспечения его надёжного функционирования при изменении параметров нагрузки и режимов управления. Для повышения стабильности преобразователя в режиме вторичного источника электропитания предложено вместо частично управляемых тиристорных ключей использовать полностью управляемые полупроводниковые ключи в виде биполярных транзисторов с изолированным затвором типа JGBT. Разработано схемное решение преобразователя с дозированной передачей энергии в режиме источника вторичного электропитания повышенной стабильности с использованием IGBT-транзисторов и синхронизацией их работы от питающей сети переменного тока.
Бесплатно
Статья научная
Рост и развитие растений зависит от фотохимических процессов, происходящих в их клетках, что невозможно без влияния энергии оптического излучения. Применение светодиодных источников в установках для облучения растений, по сравнению с газоразрядными лампами, обладает рядом преимуществ. При облучении растений следует учитывать, что различные виды и сорта растений на различных этапах своего развития требуют различных параметров качества фотосинетически активной радиации, а спектр излучения воспринимается пигментным комплексом растения. Параметры спектра такого излучения оказывает влияние на биохимические реакции, физиологические процессы, происходящие в растении, а также развитие растения в целом. Предлагается конструкция установки для облучения растений с применением светодиодов, а также методика расчета спектрального состава излучения. Приведены результаты численного моделирования по определению оптимального количественного состава излучающих светодиодов с учетом высоты подвеса облучательной установки. По результатам расчетов рекомендуется количественный состав светодиодов для заданного значения минимальной облученности.
Бесплатно
Статья научная
Несанкционированная подача напряжения в сельские электрические сети 0,4 кВ является одной из причин электротравматизма. Обратная трансформация его в напряжение 10 кВ на трансформаторных подстанциях 10/0,4 кВ усугубляет риск поражения людей электрическим током. Определены вероятные точки подачи несанкционированного напряжения в сеть 0,4 кВ. Это как шины трансформаторных подстанций, так и участки линий электропередачи, внутренние сети потребителей. Рассмотрены существующие способы предотвращения несанкционированной подачи напряжения, которые предполагают блокировку возможности обратной трансформации на трансформаторных подстанциях 10/0,4 кВ за счёт отключения вводного коммутационного аппарата подстанции, или коммутационных аппаратов отходящих линий 0,4 кВ. Выявлено, что их применение не позволяет сократить риски, связанные с наличием несанкционированного напряжения в ЛЭП 0,4 кВ. Предложен комбинированный способ сигнализации и предотвращения несанкционированной подачи напряжения в сеть 0,4 кВ, заключающийся в применении в сети 0,4 кВ комплекса устройств, таких как вводно-учётно-распределительные устройства, устройства секционирования, устройства сигнализации и блокировки обратной трансформации, предотвращающих подачу несанкционированного напряжения на различные участки сети 0,4 кВ и сигнализацию о фактах наличия несанкционированного напряжения.
Бесплатно
Статья научная
На основе аналитического способа разработана математическая модель процесса тепло-и массообмена в гелиотеплицах-сушилках в режиме теплица. Показана возможность аппроксимации сложных передаточных функций более простыми, удобными для практических целей. Полученная система дифференциальных уравнений вполне описывает теплообменные процессы в гелиотеплице и аккумуляторах тепла. Время запаздывания регулируемой величины в аккумуляторах тепла из-за незначительности по сравнению с временем переходных процессов не учитывается.
Бесплатно
Математическое моделирование аккумулирования тепла в солнечных теплицах
Статья научная
В статье рассмотрена математическая модель процесса динамического режима теплового аккумулирования в солнечных теплицах. В солнечных установок аккумулирования тепла является наиболее важной формой аккумулирования энергии. Поэтому теплоаккумулирующие системы являются неотъемлемыми составными частями в низкотемпературных солнечных установок. В частности в солнечных системах теплоснабжения, солнечных теплицах и сушилках. Аккумуляция тепла в солнечных теплицах основаны на косвенных методах - передача тепла теплоаккумулирующей среде посредством теплообменной среды. Теплоаккумулирующей средой - массой - могут быть вода, насадка, грунт, а теплообменной средой - теплоносителем - является воздух. Циркуляция - теплоносителя принудительная. Режим работы теплового аккумулятора - регенеративный. Традиционно тепловые аккумуляторы размещаются в объёме или грунте теплице и, как следствие, тепловые потери через оболочку теплового аккумулятора в конечном счёте возвращаются в теплицу, поэтому при расчётах теплопотери в тепловом аккумуляторе не учитываются. Для составлении математической модели динамического режима теплового аккумулятора принимаются следующие допущения: -теплофизические параметры теплоносителя (воздуха) и материала теплового аккумулятора принимаются постоянными; -температура воздуха по длине теплового аккумулятора изменяется линейно; -теплопотери через оболочку теплового аккумулятора не учитываются.Уравнение теплового баланса на границе воздух-масса теплового аккумулятора и функция управления являются функцией включения-выключения вентилятора при режиме зарядки и при режиме разрядки теплового аккумулятора.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы математического моделирования нестационарных теплообменных процессов при движении воздуха по подземному вентиляционному каналу. Для решения процесса нестационарного теплообмена при движении воздуха в прямом цилиндрическом подземном канале многие ученые мира вели исследования и ими были получены определенные решении данной задачи. Аналитические решения при изменения температуры приточного воздуха в подземных вентиляционных каналах получены К.Ван-Хеерденом, Стефановым Е.В. Температура воздуха на выходе из канала без искажений воспроизводит изменения температуры воздуха на входе, но с некоторым запаздыванием во времени и изменением абсолютного значения, поэтому целесообразно рассмотреть нестационарный теплообмен в одиночных подземных каналах при переменной температуре воздуха на входе, что позволяет выявить параметры приточных подземных вентиляционных каналов. Эффективность процессов охлаждения и нагревания воздуха становится при скорости движения воздуха 10м/с, чему соответствует незначительное изменение температуры воздуха. Изменения температуры движущегося в канале воздуха во всех случаях будет определяться величиной температурного напора между обменивающимися теплом средами, временем теплового взаимодействия приточного воздуха с грунтом и величиной поверхности теплообмена. На основе приведенных математических уравнений была разработана компьютерная программа и в результате были получены спектр графиков. Эти графики компьютерных моделей позволяет научно анализировать исследуемых физических процессов нагрева и охлаждения воздуха.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье описывается разработка и тестирование автономной роботизированной системы, предназначенной для борьбы с сорными растениями с помощью высоковольтного разряда. В системе реализован механизм обратной связи. Основой устройства является мобильная платформа с шестиколесным приводом и подвеской типа «Багги». В ее состав входят источник высокого напряжения, способный генерировать напряжение до 15 кВ, манипулятор с электродами для механического и электрического удаления сорных растений, датчик для измерения потребляемого тока и одноплатный компьютер для управления и обработки данных. Принцип работы системы заключается в том, что при соприкосновении высоковольтного электрода с сорных растений наблюдается увеличение тока. После завершения процесса ток существенно уменьшается. Средняя энергия для уничтожения сорного растения (молочай) была оценена в 200 Дж при разрядном токе в 10 А. На основе измерений потребляемого тока была проведена калибровка механизма обратной связи для определения и обнаружения уничтожения сорных растений. Исследования показали, что предлагаемая схема управления значительно повышает эффективность робототехнических систем, обеспечивая высокую точность и надежность при автоматизации агрономических процессов.
Бесплатно
