Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса. Рубрика в журнале - Агротехника и энергообеспечение
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
Обзор способов защиты сельских электрических сетей 0,4 кВ от токов однофазного короткого замыкания
Статья научная
В работе рассмотрены технические решения по повышению защищённости сельских электрических сетей 0,4 кВ от однофазных коротких замыканий. В ходе анализа литературных источников было выявлено, что основными техническими решениями повышения защищённости являются использование дополнительных повторных заземлителей нулевого провода, замена устаревшего защитного коммутационного аппарата на современный, секционирование с использованием плавких предохранителей, секционирующщих пунктов и мультиконтактных коммутационных систем. Использование данных решений было продемонстрировано на примере радиальной сельской электрической сети 0,4 кВ с наиболее часто используемым оборудованием для электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. Использование технических решений повышения защищённости линии электропередачи 0,4 кВ реализовывалось на компьютерной модели, с помощью которой определялись токи однофазного короткого замыкания и сравнивались с время-токовыми характеристиками защитных коммутационных аппаратов. В качестве прототипа сельской электрической сети 0,4 кВ была принята линия электропередачи протяжённостью 1000 метров, выполненная проводом А-35, подключенная к трансформатору ТМ-250/10/0,4 киловольт Y/Yн. Было выявлено, что повысить защищённость электрической сети 0,4 кВ с использованием 4-х дополнительных повторных заземлителей метров можно на 0,8-2,15%. Также были рассмотрены другие технические решения по повышению защищённости электрической сети 0,4 кВ от однофазных коротких замыканий. Отмечено, что наиболее совершенным техническим решением по повышению защищённости от однофазных коротких замыканий является использование современных секционирующих пунктов и мультиконтактных коммутационных систем, так как они кроме защиты линии позволяют также обеспечивать мониторинг электрических параметров и управление конфигурацией.
Бесплатно
Обзор степеней автоматизации ДЭС
Статья научная
В данной работе был произведён обзор степеней автоматизации дизельных электрогенераторов. Была выявлена актуальность разработки устройства мониторинга защиты электрогенератора (УМЗЭГ). В ходе анализа литературных источников было выявлено, что автоматизированные ДЭС оснащены устройствами и системами, обеспечивающими выполнение пусковых операций, контроль и управление работой в автоматическом режиме. Степени автоматизации дизельных электрогенераторов могут варьироваться в зависимости от конкретных моделей и применяемых технологий, но в основном выделяют четыре степени, которые применяются в зависимости от задач генераторной установки. Эти системы позволяют повысить эффективность работы и надежность дизельных электрогенераторов, а также облегчить процесс их эксплуатации и обслуживания. Однако все электрогенераторы могут подвергаться перегрузкам. Необходима разработка новых способов и средств защиты генераторов от различных ненормальных и аварийных режимов, в том числе, связанных с несимметрией токов и напряжений. Одной из таких разработок должно стать устройство индикации пофазной нагрузки и сигнализации о перегрузке электрогенератора. Данное устройство поможет специалистам облегчить эксплуатацию генераторов при помощи функций, которые будут в данном устройстве. Они будут видеть нагрузку на каждую фазу в генераторе, что поможет исключить несимметричный режим. В случае перегрузки генератора данное устройство так же сможет подать сигнал и персонал сможет незамедлительно исправить ошибку. В работе применялись методы литературного обзора, электронные ресурсы. Материалами исследования являлся обзор степеней автоматизации ДЭС в Российской Федерации.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрена структура и объемы энергопотребления сельскохозяйственными предприятиями РФ. Проанализирована фактическое потребление энергоресурсов в АПК. Рассмотрена структура потребления энерго- и электроэнергии на нужды предприятий. Приведены сравнительные показатели энергетической эффективности сельскохозяйственного производства в РФ и странах Европы. Обоснована актуальность снижения энергоемкости технологических процессов. АПК. Рассмотрен механизм и стадии биохимической переработки органических отходов. Определен характер изменения кислотности сбраживаемой массы в зависимости от температуры. Выявлены температурные режимы основных этапов разложения сырья. Доказана целесообразность ограничения температуры процесса посредством утилизации части выделяющейся тепловой энергии. Предложена конструкция энергоэффективного теплоутилизатора с теплообменной поверхностью в слое сырья и оснащенного устройством автоматического управления его температурой и влажностью. Целью работы является анализ механизма биохимических реакций, сопровождающих сбраживание органических материалов, обоснование целесообразности использования выделяющейся тепловой энергии и разработка устройства для его эффективной реализации. Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: - проанализировать структуру и объем энергопотребления в сельском хозяйстве; - рассмотреть современные технологии переработки сельскохозяйственных отходов для получения тепловой энергии; - проанализировать механизм и стадии соответствующих биохимических реакций; - разработать энергоэффективное устройств для переработки органических отходов в производственных условиях.
Бесплатно
Обоснование необходимости разработки систем удаленного мониторинга состояния зерновой насыпи
Статья научная
Временное хранение зерновых культур на удаленных не электрифицированных складах зачастую приводит к порче урожая и унижению его качества. Снижение данного вида потерь может быть обеспечено за счет внедрения систем удаленного мониторинга и раннего предупреждения о возможных аварийных ситуациях. Электропитание такого вида оборудования целесообразно производить за счет применения возобновляемых источников энергии и местной генерации. Целью данной работы является обзор различных методов послеуборочного хранения зерна, применяемых мелкими сельскохозяйственными производителями, систем мониторинга состояния зернового слоя и возможности его автономного энергоснабжения. В исследовании обсуждаются различные потери зерна, возникающие на различных этапах послеуборочной обработки и хранения зерна. На основании проведенной работы сформулированы выводы о необходимости разработки и внедрения систем мониторинга зерновой насыпи, хранящейся на складах, удаленных от систем централизованного электроснабжения.
Бесплатно
Статья научная
В статье проведён комплексный анализ научных трудов, нормативных документов и практических исследований, посвящённых эксплуатации, оптимизации работы и критериям замены силовых трансформаторов напряжением 6–10/0,4 кВ в электросетевом комплексе Российской Федерации. В ходе анализа выявлены ключевые факторы, оказывающие влияние на эффективность работы трансформаторов: технологические нарушения при эксплуатации, режимы перегрузок и недогрузок, а также физический и моральный износ оборудования. На примере Орловского района электрических сетей филиала ПАО «Россети Центр» — «Орелэнерго» проведена оценка эксплуатационного состояния трансформаторного парка, показавшая, что 74% обследованных трансформаторов работают с коэффициентом загрузки не выше 20%, что приводит к росту потерь электроэнергии и снижению надёжности электроснабжения. Дополнительно рассмотрено влияние схем соединения обмоток на эксплуатационные параметры трансформаторов 6– 10/0,4 кВ, а также проанализирована разработанная стратегия технического перевооружения, предусматривающая ежегодную замену оборудования. Установлено, что наибольший технико-экономический эффект достигается при замене трансформаторов номинальной мощности 63, 400 и 630 кВА. Также особое внимание уделено вопросам внедрения энергоэффективных трансформаторов новых классов и цифровых систем мониторинга, обеспечивающих повышение эффективности и управляемости сетевого оборудования. Проведённый анализ показал, что существующие исследования и предложенные решения охватывают отдельные аспекты повышения энергоэффективности — оптимизацию загрузки, совершенствование схем соединения обмоток, применение энергоэффективных классов трансформаторов, цифровизацию процессов контроля и учёта. Однако отсутствует единая стратегия, в связи с этим обоснована необходимость разработки комплексной стратегии модернизации и замены силовых трансформаторов напряжением 6–10/0,4 кВ, которая станет основой для долгосрочного развития электросетевого комплекса, обеспечивая баланс между надёжностью, экономичностью и энергоэффективностью.
Бесплатно
Статья научная
В условиях роста сбора зерновых в России и недостатка мощностей для хранения, возникает необходимость обеспечить сохранность урожая на базе аграрных хозяйств. Цены на зерновые являются сезонными. Многие производители стараются хранить урожай у себя до повышения цены, повышая тем самым рентабельность. Возможность осуществлять послеуборочную обработку и хранение урожая в условиях собственных хозяйств позволяет производителю значительно снизить себестоимость производства. Необходимость проведения сушки зерна в кратчайшие сроки диктуется соблюдением требований сроков безопасного хранения и обеспечением сохранности урожая. Ограничения для производителей при обработке зерна могут обуславливаться ограниченными ресурсами на покупку сушильного оборудования, площадей, для размещения складов промежуточного хранения, энергетических мощностей. В данной работе произведен обзор применяемых технологий хранения зерна; выполнено сравнение установок, используемых для сушки зерна активным вентилированием при напольном хранении; приведены возможные направления для совершенствования рассматриваемых установок; сделаны выводы о целесообразных направлениях дальнейших исследований. Применение электрофизических способов воздействия может позволить сократить удельные затраты при увеличении производительности оборудования. Кроме того, должна быть решена задача рационального размещения установок и режимов их работы с учетом указанных выше ограничений.
Бесплатно
Обоснование параметров компьютерной модели сельской электрической сети 0,4 кВ в MATLAB Simulink
Статья научная
В настоящее время компьютерное моделирование является одним из наиболее эффективных инструментов исследования режимов работы электрических сетей. В настоящей работе производится обоснование параметров компьютерной модели сельской электрической сети 0,4 кВ в программном комплексе Matlab Simulink. Для обоснования параметров элементов модели используются методы электротехники, расчета электрических сетей и теории переходных процессов в электроэнергетических системах. В работе произведено обоснование параметров следующих основных элементов модели: трехфазного источника питания, трехфазного двухобмоточного трансформатора, фазных и нейтральных проводов электрической сети, а также других элементов. Полученная по итогам обоснования компьютерная модель сельской электрической сети 0,4 кВ позволит провести комплексное исследование режимов работы сельских электрических сетей 0,4 кВ.
Бесплатно
Статья научная
Суровые дискомфортные природные условия Севера России вызывают у живущего населения отрицательные сдвиги в функциональном состоянии организма в целом, что сказывается на здоровье и работоспособности людей. Зимой солнца становится меньше и наблюдается дефицит витаминов, который можно восполнить зелеными растениями. Зеленые культуры на Севере выращиваются в круглогодичных многофункциональных теплицах. В таких теплицах необходимо применять цифровые автоматизированные системы с элементами искусственного интеллекта для реализации комфортных условий среды индивидуально для выращиваемой культуры. Главным элементом цифровой автоматизированной системы с элементами искусственного интеллекта является микроконтроллер. Предлагается использовать платформу Arduino для автоматизации и мониторинга различных аграрных процессов: мониторинг окружающей среды, автоматизация полива, управление микроклиматом в теплице. Целью работы является обоснование применения цифровой автоматизированной системы с элементами искусственного интеллекта в многофункциональной круглогодичной теплице. Предварительная технико-экономическая оценка эффективности применения цифровой автоматизированной системы с элементами искусственного интеллекта в многофункциональной круглогодичной теплице показала, что экономический эффект составил около 800 тыс. руб. при сроке окупаемости примерно около 2 лет. Экономический эффект получен за счет возможности оперативного выбора искусственным интеллектом наилучших условий среды для конкретной выращиваемой культуры; благодаря своевременным сигналам о неисправности и быстрому реагированию системы, позволяющему в ближайшие сроки исправить неисправность.
Бесплатно
Статья научная
В условиях промышленного свиноводства обеспечение оптимального микроклимата, особенно в зоне содержания новорожденных поросят, является критическим фактором, влияющим на сохранность поголовья и продуктивность. Традиционные системы обогрева (водяные, инфракрасные, резистивные кабельные) характеризуются высокой инерционностью, неравномерностью температурного поля или риском локальных перегревов. Предложено использование саморегулирующегося нагревательного кабеля (СНК) на основе полупроводниковой матрицы с положительным температурным коэффициентом сопротивления (PTC-эффект). Выполнен теплотехнический расчёт свинарника-маточника площадью 1100 м², определены теплопотери (68,83 кВт) и дефицит тепла (5,53 кВт без учёта системы обогрева). Разработана система зонального электрообогрева пола с установленной мощностью 121,8 кВт, общей длиной кабеля 6922 м и шагом укладки 0,18 м. Представлены структурная схема электроснабжения, включающая распределительные щиты с УЗО и автоматическими выключателями. Проведён сравнительный анализ энергоэффективности: удельное энергопотребление СНК составило 0,62 кВт·ч/м²·сут, что на 27–35 % ниже, чем у резистивного кабеля и водяного пола. Экономическое обоснование показало снижение годовых эксплуатационных затрат на 54–60 % по сравнению с ТЭН-системами, срок окупаемости капитальных вложений (6,05 млн руб.) – 2,1 года. Рассмотрены вопросы электробезопасности в условиях повышенной влажности и агрессивной среды.
Бесплатно
Обоснование системы обогрева грунта теплиц на основе саморегулирующегося кабеля
Статья научная
В условиях импортозамещения и необходимости повышения энергоэффективности тепличного хозяйства актуальным является внедрение адаптивных систем обогрева грунта. Традиционные резистивные кабели характеризуются риском локальных перегревов и перегорания, а водяные системы – высокой инерционностью. Предложено использование саморегулирующегося нагревательного кабеля (СНК) на основе полупроводниковой матрицы с положительным температурным коэффициентом сопротивления. Разработана система электроснабжения нагревательных установок, учитывающая нелинейный характер нагрузки, повышенные пусковые токи (в 1,5–2,5 раза выше номинальных) и ограничение длины линии (до 80 м при сечении 2,5 мм²). Представлены структурная и принципиальная электрические схемы системы электроснабжения, включающие главный распределительный щит (ГРЩ) с АВР, зональные шкафы управления на базе программируемого логического контроллера ОВЕН ПЛК110 и твердотельных реле. Приведены результаты экспериментальных исследований лабораторного образца, подтверждающие снижение энергопотребления на 14% по сравнению с резистивным аналогом и предотвращение перегрева корнеобитаемого слоя (максимальная температура не превысила 28 °C против 60–80 °C). Предложены варианты конструктивного исполнения и размещения оборудования в условиях промышленной теплицы.
Бесплатно
Статья научная
В статье выполнено обоснование структуры лабораторного стенда для изучения характеристик и способов предотвращения перегрузки силовых трансформаторов. Рассмотрены основные вопросы, подлежащие изучению при выполнении лабораторных работ на стенде, требования к составу учебно-исследовательского стенда и меры безопасности при работе с ним. В качестве изучаемого трансформатора для стенда предложен трехфазный сухой защищенный трансформатор ТСЗР-1,6УХЛ2 мощностью 1,6 кВА, имеющий доступные для учебных опытов уровни напряжения и мощности. Показано, что такой трансформатор не является прямым аналогом силового трансформатора 10/0,4 кВ по мощности, однако может использоваться как лабораторная физическая модель для исследования основных электромагнитных и нагрузочных процессов. Предложены функциональные блоки стенда, перечень лабораторных работ и способы предупреждения перегрузки: токовый контроль, температурный контроль, перераспределение фазной нагрузки и ступенчатое отключение неприоритетных нагрузок. Материалы статьи могут быть использованы при разработке технического задания, электрической принципиальной схемы и методического обеспечения лабораторного стенда.
Бесплатно
Озонированная вода в современном птицеводстве
Статья научная
В статье рассматривается актуальная проблема водопотребления и водоочистки в современном российском птицеводстве, масштабы которого существенно выросли. На основе анализа литературы, выделяются три ключевых направления использования воды в этой отрасли: поение птицы, технологические процессы переработки мяса и транспортировка отходов. Подчеркивается, что водозабор часто осуществляется из открытых источников, что затрудняет достижение соответствия воды строгим питьевым нормам, необходимым на всех производственных этапах. В качестве эффективного решения проблем обеззараживания и очистки воды предлагается технология озонирования. В статье доказываются преимущества этой технологии. Отмечается высокая эффективность процесса озонирования, а также его безопасность, качество, многофункциональность, технологическая целесообразность, экологичность. На основании анализа нормативной базы и научных исследований в статье делается вывод, что внедрение озонирования способно комплексно улучшить эпизоотическую ситуацию, качество готовой продукции, надежность оборудования и эффективность использования водных ресурсов на птицеводческих предприятиях.
Бесплатно
Определение изменения температуры воздуха в солнечной установке
Статья научная
Для возникновения изменений температуры достаточно условие ∂t / ∂h > 0, приведена корреляционная зависимость th = to exp(b´ h) изменения температуры воздуха по высоте солнечной установке.
Бесплатно
Статья научная
Анализируя географическое положение и природно-климатические условия Туркменистана, приходим к выводу, что из всех возобновляемых источников солнечная энергия имеет наибольший приоритет. В стране солнечные дни составляют более 270-320 дней в году, что показывает возможность практически круглый год использовать солнечную энергию. В связи с этим, разработка и создание крупномасштабных солнечных технологий необходимы уже сегодня, использование солнечной энергии в отраслях промышленности и сельского хозяйства несомненно является актуальным. В работе всесторонне рассматривается созданный макет гелиоэлектростанции башенного типа, с помощью математического моделирования режимов ее оптической системой в природно-климатических условиях Туркменистана определен коэффициент эффективности использования зеркальной поверхности установки и распределение уровня мгновенных локальных значений. Рисунки наглядно демонстрируют, что распределение постоянно изменяется в зависимости от положения солнца на небосклоне.
Бесплатно
Статья научная
В статье предложен способ определения места повреждения на воздушных линиях электропередачи 6-35 кВ с изолированной нейтралью. Способ заключается в применении модернизированного беспилотного летательного аппарата, предназначенного для поисков мест повреждений. Во введении рассказана необходимость создания такого способа. Дистанционные способы на рассматриваемых линиях трудно реализуемы, поэтому был предложен способ с беспилотным летательным аппаратом. В материалах и методах описан процесс измерения токов нулевой последовательности в линии с помощью специальных приборов, которые использует поисковая бригада для поисков поврежденного участка. Катушки из этих приборов необходимо установить на беспилотник. В результатах и их анализе представлена 3D модель модернизированного беспилотного летательного аппарата. Написан программный код, который предназначен для определения места повреждения при помощи измеряемых катушками показаний токов. В выводах приведены достоинства и недостатки. Достоинством является возможность поиска любых видов повреждений в автоматическом режиме. К недостаткам относиться невозможность использования аппарата во время плохой погоды и влияние помех от двигателей беспилотника на точность определения места повреждения.
Бесплатно
