Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса. Рубрика в журнале - Агротехника и энергообеспечение
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
Котельные установки для сжигания сельскохозяйственных и коро-древесных отходов в энергетике АПК
Статья научная
Повышение энергетической эффективности Агропромышленного комплекса, как и коммунальной энергетики РФ в целом, на сегодняшний день невозможно без внедрения полностью автоматизированных котельных установок с современными технологиями сжигания твёрдого топлива. В настоящей работе реализовано исследование теплотворной способности топливной смеси из бурого угля и рапсовой лузги, а также приведён сравнительный анализ с бурым углем Орловского месторождения. Выявлены перспективы использования отходов сельхоз предприятий в качестве топлива и использование их в котлах с ретортной топкой и в топках с вихревой камерой сгорания, приведён принцип работы водогрейного котла с вихревым дожиганием, работающего на КДО и смеси Бурого угля и КДО.
Бесплатно
Статья научная
В современных условиях центральным звеном энергетического перехода становится литий, приобретающий роль стратегического товара и основы обеспечения национального технологического суверенитета. Применительно к условиям Российской Федерации создание собственной полной цепочки производства литиевой продукции становится условием полноценного развития российской сферы электротранспорта и альтернативной энергетики. Однако проведенный анализ свидетельствует о практически полной зависимости отечественных предприятий по выпуску литиевой продукции полностью зависимы от импортных поставок сырья. Развитие отечественной сферы добычи и переработки лития тормозят высокая себестоимость добычи, необходимость значительных инвестиционных вложений, отсутствие комплексной государственной политики и инструментов поддержки, неразвитость современных промышленных технологий переработки труднообогатимых комплексных руд. В этой связи особую актуальность приобретает проведение комплексной оценки минерально-сырьевой базы лития в России и перспектив ее развития.
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
Методы поддержания и регулирования напряжения в сельских электрических сетях
Статья научная
В статье рассматриваются современные способы и технические средства регулирования напряжения в сельских электрических сетях. Представлен обзор методов, способов и технических средств, включающих изменение коэффициента трансформации трансформаторов под нагрузкой, регулирование потока реактивной мощности с помощью компенсирующих устройств, а также управление нагрузкой и использование дополнительных источников генерации. Рассмотрены варианты систем, позволяющих автоматизировать процессы регулирования и обеспечить стабильность напряжения и в целом способствовать поддержанию качества электроснабжения. Анализируются локальные и централизованные методы, их преимущества и ограничения. Статья может быть полезна специалистам, связанным с энергоснабжением, обслуживанием инженерных систем, заинтересованным в оптимизации работы электрических сетей.
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
Статья научная
Исследуется водородная подсистема (электролизёр – резервуар – топливный элемент) гибридного энергокомплекса на основе фотоэлектрических установок (ФЭУ), ветроэнергетических установок и водородной энергетики, предназначенного для энергоснабжения насосных станций систем орошения в агропромышленном комплексе (АПК). Предложена квазистационарная энергетическая модель подсистемы водородного накопителя, в которой мощности электролизёра и топливного элемента принимаются равными заданным уставкам, а изменение степени заряженности резервуара описывается уравнением баланса энергии. Для учёта инерционных свойств электрохимических преобразователей построена динамическая модель первого порядка по мощности электролизёра и топливного элемента. На основе численных экспериментов для характерного суточного режима работы гибридного комплекса выполнено сопоставление квазистационарной и динамической моделей по мгновенным значениям мощности и степени заряженности резервуара. Показано, что максимальные относительные ошибки по мощности не превышают 1,47 и 0,63 %, а максимальная ошибка по степени заряженности составляет не более 0,33 % шкалы, что существенно ниже порогового уровня 3 %. Сформулированы выводы о применимости квазистационарной модели для ускоренного моделирования и технико-экономического анализа гибридных энергосистем АПК.
Бесплатно
Моделирование переходных процессов в цепях формирования высоковольтных импульсов
Статья научная
В статье рассмотрено решение проблемы наличия в цепях создания высоковольтных импульсов формирующих разрядных промежутков. Такие цепи используются в установках электрогидравлического удара, которые используются для приготовления питательных растворов, очистки сточных вод, разрушения горных пород и т. д. Наличие формирующих разрядных промежутков создает опасность эксплуатации установки, что накладывает ограничения по использованию данной технологии. Целью работы является изучение возможности формирования импульсов без использования формирующих разрядных промежутков. В результате работы проведено моделирование цепей без формирующих разрядных промежутков с использованием различных источников питания и сделаны выводы о достоинствах и недостатках использования в схеме тех или иных источников питания, а также сообщены планы дальнейшего исследования на экспериментальной установке.
Бесплатно
Статья научная
Математическая модель распределения углекислого газа (CO2) в сооружении защищенного грунта является важным инструментом для понимания и оптимизации условий роста растений. Она позволяет предсказать, как CO2 будет распределяться внутри сооружения, учитывая факторы, такие как вентиляция, площадь и форма сооружения, количества растений, и другие факторы. Для моделирования поведения газового облака распространения углекислого газа в сооружениях защищенного грунта была поставлена цель экспериментально изучить поведение газа в управляемых условиях и провести расчеты, направленные на получение математической модели распределения углекислого газа. Проведен анализ отечественной и зарубежной литературы, а также основываясь на собственных работах по данной теме проведены исследования, которые были сравнены с математической моделью распределения углекислого газа. Для проверки выдвинутых гипотезы была разработана математическая модель распределения технологического диапазона углекислого газа на основании Υ-функции Вейерштрасса Исследования показали адекватность математически модели, которой можно описать изменение концентрации газа в рабочей зоне действия установки.
Бесплатно
Моделирование энергетических режимов теплицы
Статья научная
Рассматриваются вопросы повышения энергоэффективности и улучшения качества автоматического регулирования температуры воздуха в промышленных теплицах. Целью проводимых исследований является улучшение энергоэффективности систем надпочвенного обогрева промышленных теплиц путем совершенствования известных линейных методов автоматического регулирования по отклонению и возмущению за счет дополнительного использования данных краткосрочного метеорологического прогноза по предстоящему изменению наружной температуры воздуха. Для решения проблемы наличия транспортного запаздывания в объекте управления при выработке управляющего сигнала в цепи компенсации возмущения помимо сигнала датчика наружной температуры учитываются также данные прогноза изменения наружной температуры, освещенности и скорости ветра на определенный предстоящий интервал времени, что позволяет заблаговременно осуществлять соответствующее компенсирующее управляющее воздействие. Предлагаемый метод управления может быть использован при регулировании температуры воздуха в зданиях и сооружениях с повышенными требованиями к параметрам микроклимата.
Бесплатно
Необходимые аспекты изучения для выявления эффектов электростимуляции на рост и развитие растений
Статья научная
Данная работа посвящена изучению воздействия почвенной электростимуляции на рост и развитие растений, с фокусом на электрофизиологических и генетических аспектах. Исследование включает в себя методы биомассового анализа, анализа электрофизиологических параметров растений, и генетических исследований. Методы измерения биомассы, такие как взвешивание, образцовая площадь, дистанционное зондирование, химический анализ, и биометрические датчики, были использованы для получения подробного понимания живой органической массы растений. Электрофизиологические параметры, такие как потенциал мембраны, действительный потенциал, электрические импульсы, и электролитический ток, были измерены для оценки реакции растений на электрическую стимуляцию. Генетические исследования включали в себя секвенирование генома, аннотацию генома, экспрессионные анализы, изучение мутаций, генетические маркеры, генетическую картографию, и анализ метабола. Результаты показывают, что электростимуляция, особенно в сочетании с гуминовыми удобрениями, способствует улучшению плотности травостоя и декоративности делянок. Однако, для оптимальных результатов, требуется более подробная настройка параметров электростимуляции.
Бесплатно
Несимметроичные режимы электрических сетей 0,4 кВ, методы расчёта
Статья научная
В представленной работе рассматриваются особенности симметричных и несимметричных режимов работы трёхфазных электрических сетей напряжением 0,4 кВ. Отмечено, что симметрия фазных напряжений и токов является ключевым условием эффективной и надёжной работы электрооборудования, тогда как несимметрия, возникающая вследствие неравномерного распределения однофазных нагрузок, повреждений или переходных процессов, приводит к увеличению потерь, перегреву обмоток электродвигателей, сокращению срока службы электрооборудования и снижению качества электроэнергии. В работе проанализированы методы оценки несимметрии на основе теории симметричных составляющих для напряжений и токов, приведены расчётные зависимости коэффициентов несимметрии и указаны нормативные значения, установленные ГОСТ 32144‑2013. Рассмотрены также современные подходы к исследованию несимметричных режимов на основе компьютерного моделирования в специализированных программных комплексах - RastrWin3, DIgSILENT PowerFactory, ETAP и NEPLAN.
Бесплатно
Статья научная
Развитие цифровизации, автоматизации сельских электрических сетей требует особого внимания к обеспечению функциональности трансформаторных подстанций 6-20/0,4 кВ. Таких трансформаторных подстанций в распределительном сетевом комплексе насчитывается более 475 тысяч штук. В последнее время появилось большое количество оборудования для обеспечения наблюдаемости в электрических сетях 0,4-20 кВ. В статье приведен обзор оборудования, представленного на рынке Российской Федерации для автоматизации трансформаторных подстанций 6-20/0,4 кВ. Описаны перспективные функции цифровой трансформаторной подстанции 6-20/0,4 кВ. Сделан вывод о том, что оборудование, представленное на рынке, не обеспечивает выполнения большинства функций, необходимых для реализации цифровой трансформаторной подстанции 6-20/0,4 кВ. Предложена концептуальная структурная схема цифровой трансформаторной подстанции 6-20/0,4 кВ и дано краткое описание ее работы.
Бесплатно
Обзор современных видов рекуператоров для ферм КРС
Статья научная
В работе определено что такое рекуператор и его основные виды, такие как пластинчатый рекуператор, роторный рекуператор, рециркуляционный рекуператор, рекуператор с тепловыми трубками, камерный рекуператор, кровельный рекуператор, водный рекуператор. Проведен анализ рекуператоров, выявлены преимущества и недостатки каждого вида. Указан способ работы выбранных рекуператоров. Установлены наиболее эффективные типы рекуператоров. Определены те типы, которые больше всего подходят для использования в сельском хозяйстве, в отрасли животноводства. На фермах содержащих КРС наиболее подходящими являются пластинчатый, роторный, камерный, кровельный рекуператоры. Это обосновано тем, что у данных типов рекуператоров нет больших сложностей с установкой оборудования, довольно простое обслуживания по отношению к другим типам, а в большинстве случаев независимость от электроэнергии и высокое КПД.
Бесплатно
Статья научная
Тепловая сушка, являясь составной частью многих технологий, относится к числу наиболее энергоемких технологических процессов. На сушку зерна, древесины, бумаги, тканей, овощей и фруктов, а также других материалов в России ежегодно затрачивается несколько миллионов тонн условного топлива. Широкая распространенность процессов сушки и низкие (30 - 35 %) коэффициенты полезного использования энергии в них обусловливают актуальность энергосбережения в сушильных установках. Производство сушеных фруктов и овощей является одним из наиболее экономичных способов переработки сырья. Сушеные плоды и овощи обладают высокой энергетической ценностью, так как содержат значительное количество химических элементов и сохраняют свои свойства на долгое время. Они занимают меньший объем для хранения, имеют долгий срок годности и могут использоваться как сырье для производства пищевых концентратов в различных отраслях пищевой промышленности. В бытовых и сушилках малой производительности, как правило, применяют конвективный способ нагрева продукта. В процессе сушки происходит удаление влаги из продукта до достижения влажности 10-12 % для овощей и 18-25 % для фруктов. Известные бытовые электросушилки для пищевых продуктов в рабочем режиме сбрасывают с влажным воздухом в окружающее пространство и тепло, полученное от электронагревателя, которое является ценным объектом снижения затрат в процессе сушки. Таким образом, недостатком известных сушилок является большие потери тепловой энергии, уносимые с влажным воздухом в окружающее пространство. Также к их недостаткам следует отнести неравномерность нагрева слоев продукта за счет застаивания воздуха и уменьшения его температуры по мере продвижения снизу-вверх, в результате чего продукты на нижних поддонах сушатся быстрее, чем на верхних.
Бесплатно
Обзор состояния и перспективных направлений развития сельских электрических сетей 0,4 кВ
Статья научная
Целью исследования является анализ текущего состояния сельских электрических сетей 0,4 кВ, выявление существующих проблем и определение перспективных направлений развития для повышения надежности и энергоэффективности электроснабжения сельских потребителей. Использован метод обзора и анализа существующих проблем систем электроснабжения сельского хозяйства. Проанализировано состояние электрических сетей 0,4 кВ Орловской области. Выявлено, что только 50% сельских линий 0,4 кВ соответствуют нормам ПУЭ по допустимой протяженности, а 43% линий выполнены голыми алюминиевыми проводами сечением 25 мм2. Отмечен низкий уровень автоматизации и цифровизации сельских электрических сетей, а также преобладание тупиковых радиальных схем электроснабжения. Рассмотрены принципы и технические решения для управления конфигурацией электрических сетей 0,4 кВ, включающие использование мультиконтактных коммутационных систем, систем мониторинга и диспетчеризации, а также управляемых коммутационных аппаратов. Сделан вывод о необходимости модернизации сельских электрических сетей с применением интеллектуальных технологий для повышения их надежности, управляемости и энергоэффективности.
Бесплатно
