Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса. Рубрика в журнале - Агротехника и энергообеспечение
Статья научная
Создание интегрированных систем энергоснабжения, использующих различные по природе и энергетическому потенциалу источники энергии, требует разработки новых методов их применения и оптимизации. В настоящей работе реализовано исследование систем распределенной генерации на напряжение 0,4 кВ, чтобы найти точку оптимального подключения дополнительного источника на примере протяженной линии с различными законами распределения нагрузки между потребителями, присоединенными к этой системе. Была определена оптимальная мощность по сокращению потерь электроэнергии в питающей линии дополнительного источника питания в виде фотоэлектрической батареи для линии с равномерно распределенной нагрузкой. Установлено, что величина глобального минимума математической модели системе распределенной генерации с подключенной фотоэлектрической батареей относительно активной мощности подключенной фотоэлектрической батареей батареи и относительно длины линии до места ее подключения находится 2/3. Оптимальное по потерям электроэнергии в линии питания место подключения находится на расстоянии 0,6 – 0,7 длины линии от питающего центра и максимальная мощность равна средней мощности потребления линии без батареи.
Бесплатно
Определение параметров автономного источника питания электроустановки для подкормки рыбы насекомыми
Статья научная
Получение высокой продуктивности рыбы, выращиваемой в открытых водоемах, возможно за счет ее подкормки смесью живых и неживых кормов. Для увеличения доли живых кормов перспективно использование естественной кормовой базы прудов и местных кормовых ресурсов, в качестве которых могут выступать различные насекомые-фотоксены, привлекаемые светом специальных электроустановок. Автономную работу данных электроустановок обеспечивает аккумуляторная батарея, заряжающаяся от солнечного модуля. Представлена упрощенная методика расчета емкости аккумуляторной батареи и мощности солнечного модуля, позволяющая сделать обоснованный выбор элементов автономного источника питания электроустановки. Полученное уравнение для определения суточного электропотребления разработанной электроустановки для подкормки рыбы насекомыми отражает его взаимосвязь с режимами работы источников-аттрактантов и поражающего насекомых органа. Анализ данного уравнения позволяет наметить пути существенного снижения электропотребления, а следовательно, и себестоимости электроустановки.
Бесплатно
Оптимизация режима по напряжению районной электрической сети
Статья научная
Оптимизация режима по напряжению районной электрической сети является актуальной темой в современной энергетике России. В последние десятилетия распределительные электрические сети становятся все более сложными и многофункциональными системами, которые играют ключевую роль в обеспечении надежного и качественного электроснабжения. С увеличением потребления электроэнергии, а также с развитием новых технологий, таких как возобновляемые источники энергии и интеллектуальные сети, актуальность оптимизации режимов напряжения в этих сетях возрастает. Оптимизация режимов напряжения не только способствует повышению надежности и стабильности работы электрических сетей, но и позволяет минимизировать потери электроэнергии, что в свою очередь ведет к снижению эксплуатационных затрат и улучшению экологической ситуации.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе представлено исследование, направленное на оптимизацию режимных параметров конденсатора пиролизной биоэнергетической установки, предназначенной для термической переработки биомассы. Учитывая важность эффективной конденсации парогазовой смеси, поступающей из реактора установки, особое внимание уделено моделированию теплообмена в спиральном змеевике с учетом фазового перехода. Разработана физико-математическая модель, основанная на энергетическом балансе, уравнении Клаузиуса–Клапейрона и логарифмическом температурном напоре в противоточной схеме. В качестве метода решения применена многоцелевая байесовская оптимизация, позволяющая находить компромисс между максимальным тепловым потоком и минимальным расходом охлаждающей воды. Программная реализация алгоритма выполнена на языке Python с использованием библиотеки scikit-optimize. В результате численного эксперимента определено оптимальное значение массового расхода охлаждающей воды (≈0,03 кг/с), при котором достигается максимальный тепловой поток (≈4389 Вт). Полученные результаты подтверждают эффективность предложенного подхода и обосновывают его применимость в задачах повышения энергетической эффективности маломасштабных пиролизных биоэнергетических установок. Представленные методические и расчетные решения могут быть использованы в инженерной практике при проектировании теплотехнического оборудования для переработки аграрной и древесной биомассы.
Бесплатно
Особенности оперативного управления в системах электроэнергетики
Статья научная
Особенность современных электроэнергетических систем (ЭЭС) и систем электроснабжения (СЭС) - усложнение структуры, включение систем распределённой генерации (РГ), возобновляемых источников энергии (ВИЭ), систем накопления электроэнергии (СНЭЭ), увеличение скорости протекания нормальных, аварийных и послеаварийных переходных процессов, массовое внедрение цифровых систем релейной защиты (РЗ) и противоаварийной автоматики (ПА). В этой связи возрастают нагрузки на системы оперативного управления ЭЭС (СЭС) и, соответственно, на оперативный персонал, который должен учитывать недостатки и ненадёжность оборудования с целью обеспечения его работоспособности. В процессе выполнения своих обязанностей оператор ЭЭС (СЭС) может с различной частотой допускать ошибки, сопровождающиеся последствиями, независимо от квалификации и опыта работника. Поэтому оценка надежности ЭЭС (СЭС) будет неполной без оценки надежности оперативного персонала. Результаты анализа особенностей оперативного управления, задач, типов и вероятностей ряда ошибок, поведения оператора в нормальных и экстремальных условиях, а также учёт роли личности оператора позволят снизить вероятность совершения ошибки при принятии разного рода управленческих решений.
Бесплатно
Особенности технологического процесса животноводческих предприятий КРС с позиции сезонности
Статья научная
Эффективное функционирование животноводческих предприятий зависит от надёжности их электроснабжения. Одним из средств её обеспечения является резервирование питания ответственных электроприёмников. Традиционные способы резервирования имеют ряд недостатков, связанных с необходимостью завышения мощности резервных источников, или высокими затратами в резервную электрическую сеть. Предлагаемые в последнее время способы сезонного резервирования позволяют избежать указанных недостатков. Однако их применение требует проведения анализа сезонности технологических процессов животноводческих предприятий и определения характеристик оборудования, ответственного за их выполнение. От сезонности технологических процессов зависит и значение ущерба, возникающего при перерывах в электроснабжении. В статье проведён анализ сезонности технологических процессов животноводческих предприятий, обзор методов расчёта ущерба от перерывов в электроснабжении, обосновано применение способов сезонного резервирования.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье представлены результаты оценки ресурсов гидроэнергетического потенциала ирригационной системы, расположенной на территории Бухарской области, а также технико-экономических показателей микрогидроэлектростанции адаптированной для эффективной работы в низконапорных водотоках. Ресурсы гидроэнергетического потенциала ирригационной системы Бухарской области были оценены 202,4 ГВт·ч на основании метода «Энергетического дерева». По результатам исследования было установлено, что опытная микрогидроэлектростанция мощностью 1,5 кВт установленная на Куймазарском канале протекающего на территории фермерского хозяйства «Бухоро Чорво Омад» расположенного в Бухарской области при скорости потока воды 4 м/с способна выработать 12000 кВт·ч электроэнергии в год. Использование данной микрогидроэлектростанции адаптированной к низконапорным водотокам ирригационной системы Бухарской области позволяет обеспечить локальных потребителей, расположенных вдали от централизованного электроснабжения надежной и бесперебойной электроэнергией.
Бесплатно
Статья научная
Насосные станции являются неотъемлемой частью технологического оборудования в агропромышленном комплексе и жилищно - коммунальном хозяйстве. Основной задачей данных установок является бесперебойное и устойчивое снабжение гидравлической энергией требуемого качества c минимально возможными затратами. Ha них приходится более 20% всей потребляемой электроэнергии. Boпpocы экономии электроэнергии пpи управлении насосами рассматриваются достаточно давно. Подавляющее количество рекомендаций сводится к одному: применение частотно - регулируемых приводов (ЧPП). Пpи этом декларируется экономия электроэнергии до 60%, воды - до 25% . В данной работе приведена лабораторная модель системы водоснабжения, методика и результаты экспериментальных исследований оценки энергозатрат на перекачку воды при различных схемах и режимах водоснабжения с использованием двухпозиционного закона регулирования.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлен сравнительный анализ двух принципиально различных методологий автоматизированного оптического контроля в контексте производственных процессов электроники, а именно классического алгоритмического подхода на основе библиотеки OpenCV и подхода на основе машинного обучения с использованием платформы Edge Impulse. Исследование сфокусировано на задаче инспекции монтажа радиоэлектронных компонентов на печатных платах. Цель работы – провести объективную оценку эффективности каждого из методов по ключевым для промышленного внедрения критериям, таких как: точность детектирования, скорость проверки, а также трудоемкость разработки, настройки и требованиям к исходным данным. На основе проведенного анализа формируются практические рекомендации по выбору оптимального подхода в зависимости от конкретных условий производственного процесса и поставленных задач.
Бесплатно
Пассивные солнечные системы для отопления сельскохозяйственных зданий и сооружений
Статья научная
Сегодняшние солнечные системы уже рентабельны, надежны и просты в эксплуатации. Их использование набирает популярность в развитых странах. Это становится не только экономно, но и престижно. Одним из потребителем топливно-энергетических ресурсов является сельское хозяйство, причем значительная их часть используется для получения теплоты, которая расходуется на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение производственных, жилых и общественных зданий, создания искусственного микроклимата в сельскохозяйственных сооружениях. Существенная доля энергозатрат приходится на поддержание оптимальных параметров микроклимата на сельскохозяйственных сооружениях, что способствует повышению продуктивности. В каждом обогреваемом сельскохозяйственных сооружении необходимо создавать и поддерживать тепловой режим в зависимости от его назначения и предъявляемых санитарно-гигиенических требований. Тепловым режимом сооружения называют его общее тепловое состояние в течение отопительного сезона, рассматриваемое как совокупность тепловых условий в помещениях. Тепловые условия в помещениях создаются при взаимодействии поверхностей нагретых и охлажденных ограждений, материалов, масс нагретого и холодного воздуха.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены проблемы снижения затрат на электроэнергию, которые могут быть решены благодаря новым решениям по совершенствованию учёта потребления электроэнергии при имеющемся спектральном составе параметров сети, а также с применением устройств, подавляющих высшие гармоники и компенсирующие реактивную мощность. Предложен метод определения спектра высших гармоник на интервале периода основной частоты на основе быстрого преобразования Фурье, Уолша и Хаара. Разработан новый алгоритм учета электроэнергии в сети, содержащей высшие гармоники, основой которого является применение вновь введенного интегрального показателя тока, по которому оценивается реактивная мощность. Приведена пошаговая процедура реализации алгоритма учета электроэнергии, согласно которой производится учет активной мощности по всем гармоникам и реактивной энергии по интегральному показателю тока, выбирается счетчик реактивной мощности и в систему управления вводится математический аппарат с быстрым преобразованием Фурье для повышения быстродействия работы фильтров и повышения качества электроэнергии. Проверка работоспособности алгоритма произведена в среде компьютерного моделирования MATLAB/Simulink, для чего на вход алгоритма подавались мгновенные значения системы напряжений, форма которых соответствует кривой вычисленной амплитуды напряжения пространственного вектора. В результате для данного программного комплекса представляется возможным проведение анализа спектрального состава сети, позволяющее увеличить быстродействие фильтро-компенсирующего устройства, что влияет на качество электроэнергии и ее потребление.
Бесплатно
Статья научная
В настоящее время антропогенное воздействие на окружающий мир растёт и оказывает негативное воздействие на все экологические системы и непосредственно на само человечество. По мнению учёных, экспертов и специалистов, проблема глобального изменения климата заключается в том, что природа чаще стала выходить из равновесия, участились наводнения, резкие похолодания и сильная жара, происходит таяние ледников и растет уровень и температура Мирового океана. Исчезают многочисленные виды растений и животных, не успевших приспособиться к климатическим изменениям, наносится большой ущерб экономикам большинства стран мира и может угрожать существованию человечества. Предполагаемое повышение температуры к 2030 году в среднем по планете на 1,5 0С может спровоцировать катастрофические последствия. Для решения данной проблемы человечеству необходимо переходить на развитие энергетики с помощью возобновляемых источников энергии, даже несмотря на риск потери части доходов от сокращения продажи традиционных видов топлива.
Бесплатно
Повышение надёжности трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ заменой одного трансформатора на два
Статья научная
Нагрузка как производственных, так и коммунально-бытовых сельских потребителей, как правило, сезонна. Поэтому в течение года силовые трансформаторы трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ загружены нерационально, что приводит к росту удельных потерь холостого хода в них. Предлагается способ сокращения потерь электроэнергии посредством замены одного трансформатора на трансформаторной подстанции на два с обеспечением сезонной работы каждого из устанавливаемых трансформаторов, и их совместной работы в сезоны с наибольшей нагрузкой. Также предусматривается резервное переключение на второй трансформатор при отказе первого. Проведена оценка влияния предлагаемого способа на надёжность электроснабжения потребителей. Показано, что замена одного трансформатора на два на трансформаторной подстанции, питаемой по одной линии 10 кВ позволяет повысить надёжность электроснабжения потребителей. Расчёт показал, что сокращение времени перерывов в электроснабжении потребителей, подключенных к подстанции и связанных с отказами её оборудования, после реализации предлагаемого способа, сокращается с 9,44 до 0,613 ч/год.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрена система генерации электроэнергии, основанная на использовании воздушной тяги, создаваемой движущимися транспортными средствами. Представлена конструкция боковых и центральных ветровых турбин, размещаемых вдоль дорожного полотна и на разделительной полосе. Проведён анализ принципов работы системы, особенностей аэродинамического взаимодействия и факторов, влияющих на эффективность выработки электроэнергии. Дополнительно отмечены условия, при которых турбины демонстрируют наиболее стабильные показатели работы, а также влияние плотности транспортного потока на результирующую мощность. Установлено, что применение дорожных ветровых турбин позволяет использовать ранее не вовлекаемую механическую энергию, снижать нагрузку на энергосистемы и повышать устойчивость дорожной инфраструктуры. Представлены рекомендации по интеграции системы в современные транспортные объекты и оценены перспективы её применения в составе распределённых источников энергии.
Бесплатно
Повышение эффективности гелиотеплиц с аккумулятором тепла
Статья научная
Рассмотрены вопросы эффективного сопряжение показателей коэффициентов ограждения и теплового аккумулирования гелиотеплицы, как функции геометрических параметров и поступления солнечной радиации. Теплицы являются наиболее энергозатратными сооружениями, с повышением цен на энергоносители, возрастает актуальность повышения их теплотехнологических показателей. Эффективности гелиотеплицы определяется её способностью аккумулировать тепло энергии солнечного излучения. Основными геометрическими и энергетическими характеристиками гелиотеплиц являются коэффициенты ограждения и аккумулирования тепла. Поступление солнечной радиации практически мало зависит от угла падения лучей на прозрачные поверхности, в основном зависит от площади поверхности прозрачного ограждения. Для условий Кашкадарьинской области наиболее оптимальным является 60о. Угол наклона верхнего южного ската принимается в пределах 25о…50о. Коэффициент теплопередачи через ограждения, температуры внутреннего и наружного воздуха не зависят от угла наклона ската. Анализ полученных результатов показал, что позволяет: в качестве оптимального варианта геометрии гелиотеплицы можно рекомендовать параметры - ширина пролета 6 м; -длина теплицы 25 м; -высота несущих конструкций 2,2 м; -угол наклона нижнего южного ската 60о; -угол наклона верхнего южного ската 30о. Количество тепла, аккумулируемое в тепловом аккумуляторе, определяется его теплоаккумулирующей эффективностью: материал, способность поглощения солнечной радиации, объем, место расположения. При достаточных значениях массы теплоаккумулирующих элементов вся или почти вся улавливаемая теплоаккумулирующими элементами солнечная энергия полезно используется, устраняется перегрев в теплице, суточные колебания температуры воздуха в теплице сглаживаются.
Бесплатно
Статья научная
Количественные показатели надёжности электроснабжения необходимы для расчётов эксплуатационных показателей, которые способствуют выявлению узких мест систем электроснабжения, а также для разработки и обоснования мероприятий по усовершенствованию электрических сетей. Рассмотрен ряд показателей надёжности электрических сетей 110 кВ (количество отключений, время восстановления, суммарное время восстановления электроснабжения, суммарная отключенная мощность) с разбивкой по причинам отключений. Проанализирована сезонность отказов в электрических сетях по месяцам года. Предложен показатель, косвенно характеризующий уровень автоматизации и резервирования в электрических сетях. Он представляет собой отношение суммарного времени восстановления оборудования сети при отказах к времени восстановления потребителей при отключениях, вызванных теми же отказами. Для сетей 110 кВ данный показатель составил 17отн.ед, для сетей 35 кВ – 4,2 отн. ед., для сетей 10 кВ – 1,58 отн. ед., для сетей 0,4 кВ – 1,04 отн. ед., что отражает разную оснащённость данных сетей средствами автоматики и резервирования.
Бесплатно
Понятия и методики определения уровней наблюдаемости и управляемости электрических сетей
Статья научная
Классические понятия наблюдаемости и управляемости в теории управления требуют адаптации их к применению в сфере электроснабжения. Необходимость формулировки понятий наблюдаемости и управляемости электрических сетей вызвана потребностью практического определения их уровней. Выполнена работа по формулированию, на основе существующих в теории управления и в электроэнергетике, понятий наблюдаемости и управляемости и предложено под наблюдаемостью электрических сетей понимать совокупность условий, обеспечивающих получение информации о значениях текущих параметров режима и конфигурации электрической сети, а под управляемостью электрической сети – возможность изменять конфигурацию и параметры режима работы электрической сети с помощью ручных, автоматических, дистанционных воздействий на установленное в сети оборудование управления конфигурацией. Разработаны методики определения уровней наблюдаемости и управляемости электрических сетей и сформулированы данные понятия для практического использования. Уровень наблюдаемости электрической сети – это относительная величина, показывающая отношение количества практически получаемых данных о значениях текущих параметров режима и конфигурации электрической сети к заданному теоретически возможному количеству данных о значениях текущих параметров режима и конфигурации данной электрической сети, а уровень управляемости электрической сети – это относительная величина, показывающая отношение количества практически установленного и готового к применению (ручному, автоматическому, дистанционному) в электрической сети оборудования управления её конфигурацией к заданному теоретически возможному количеству оборудования управления конфигурацией данной электрической сети.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены технические параметры современных конструкций коммутационных аппаратов в системах электроснабжения производственных предприятий, включая удаленные объекты, на примере различных автоматических выключателей. Предложены математические модели и результаты численного параметрического исследования теплообменных процессов в контактной системе электрического аппарата, позволяющие идентифицировать максимальную установившуюся температуру при различных условиях и режимах работы низковольтного автоматического выключателя. Представлены результаты патентных исследований, позволяющие определить новые тренды развития коммутационной техники и низковольтных аппаратов для распределительных устройств и трансформаторных подстанций систем электроснабжения промышленных и социальных объектов ТЭК. Представлены подходы и принципы моделирования коммутационных процессов по совершенствованию и расширению функциональных возможностей силовых автоматических выключателей, включая конструкции дугогасительных камер. Проанализированы физические процессы и предложены новые тренды бренда MNS в качестве практической реализации лучших образцов автоматических выключателей отечественного производства. Предложенный способ позволяет значительно сократить количество экспериментальных исследований при проектировании, что приведет к снижению финансовых затрат в целом на освоение новой продукции.
Бесплатно
Применение УФ излучения для обработки семян перед проращиванием
Статья научная
Обработка семян перед посевом и проращиванием широко применяется для повышения их посевных качеств. Для этого используют обработку семян химическими и биологическими препаратами, а также и различные виды физических и электрофизических воздействий: СВЧ поля, ИК излучение, электрический ток и ультразвук и т.д. Одним из направлений по использованию ультрафиолетового (УФ) излучения также является обработка семян перед проращиванием, в т.ч. для возможности круглогодичного получения зеленых витаминных кормовых добавок для животных. В работе приведены результаты исследований по повышению эффективности обработки семян перед посевом и проращиванием с использованием ультрафиолетового излучения. Представлена конструкция установки для ультрафиолетовой обработки семян перед проращиванием и результаты экспериментальных исследований ультрафиолетового облучения семян сои перед проращиванием на витаминный корм. Конструкция установки позволяет повысить производительность процесса и равномерность облучения объема семян. По результатам экспериментальных исследований получены регрессионные уравнения для оценки влияния удельной мощности УФ облучения (Вт/м2) и продолжительности УФ облучения (с) на эффективность поверхностного обеззараживания семян и их развитие при проращивании. Согласно полученным данным для производства можно рекомендовать режимы с удельной мощностью УФ облучения 9 Вт/м2 и минимальной продолжительность УФ облучения 30 с. Удельные энергозатраты при этом составляют 270 Дж/м2.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена проблеме обеспечения стабильности рабочего вакуума в доильных установках. Показано, что динамические колебания вакуума, вызванные непредсказуемым изменением технологической нагрузки, являются основной причиной травматизма вымени и неэффективности классических ПИД-регуляторов. Целью работы является разработка и обоснование прогностической системы управления частотой асинхронного электропривода на базе нейросетевого контроллера LSTM. В отличие от реактивных ПИД-регуляторов, разработанный метод использует LSTM-модуль для упреждающего прогнозирования динамики вакуума и формирования корректирующего управляющего сигнала. Моделирование проводилось в среде MATLAB/Simulink при критическом ступенчатом сбросе нагрузки. Численные результаты подтвердили высокую эффективность прогностического подхода: максимальное отклонение вакуума 𝛥𝑃𝑚𝑎𝑥 было снижено на 81,5% (с 6,5 кПа до 1,2 кПа), а среднеквадратическое отклонение (𝜎𝑝) уменьшено на 77,3%. Время регулирования сократилось почти в три раза. Реализация прогностического управления гарантирует поддержание вакуума в безопасном технологическом коридоре (50±2 кПа), исключая травматизм вымени, и демонстрирует снижение энергопотребления электропривода до 4,5% в динамических режимах работы.
Бесплатно
