Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса. Рубрика в журнале - Агротехника и энергообеспечение
Сравнение систем электроснабжения низкого напряжения России и западных стран
Статья научная
В данной статье рассматриваются особенности систем электроснабжения низкого напряжения западных стран и России. Проанализированы ключевые различия между существующими системами электроснабжения в части основных параметров качества электрической энергии. Изучен вопрос о причинах различий системы низкого напряжения в США и России. Даны основные отличительные особенности построения электрических сетей низкого напряжения в США. Приведены схемы соединения обмоток силовых трансформаторов в США. Рассмотрено влияние на устройства и оборудование разных параметров электроэнергии, а также отмечены сложности, связанные с эксплуатацией электрооборудования при взаимодействии в разных системах электроснабжения. Выделены особенности систем электроснабжения в России в сравнении западными странами, отмечены преимущества и недостатки сравниваемых систем.
Бесплатно
Сравнение токов однофазного короткого замыкания в сетях с глухозаземленной нейтралью
Статья научная
В статье приведено определение и сравнение токов однофазного короткого замыкания (ОКЗ) в сетях с глухозаземленной нейтралью на нейтральный провод и на землю. Определение токов ОКЗ на нейтральный провод и на землю проведено в электронной программе Electronics Workbench, сравнение с использованием графиков токов, изменяющихся в зависимости от изменения сопротивления заземления нагрузки. Установлено, что токи однофазного короткого замыкания на нейтральный провод в 4-5 превышают токи ОКЗ на землю. Однако токи однофазного короткого замыкания на землю в два и раза больше рабочих токов нагрузки и соответственно могут вызвать аварийные режимы работы сети, вплоть до возгорания проводки. Для предотвращения последствий от токов ОКЗ на землю необходимо разработать алгоритм их расчета и выбора соответствующей аппаратуры защиты от токов ОКЗ на землю.
Бесплатно
Сравнительный анализ современных методов оценки показателей надежности электроснабжения
Статья научная
В электроэнергетических комплексах и их отдельно функционирующих элементах аварийные ситуации могут происходить до нескольких десятков раз в год, что приводит к значительным недоотпускам электроэнергии потребителям и ущербам для энергоснабжающих организаций. Ненадёжность элементов систем электроснабжения вызывает серьёзные последствия, поэтому необходимо постоянно исследовать и совершенствовать методы прогнозирования надёжности, проектирования, строительства, монтажа и эксплуатации электроэнергетических объектов с повышенной надёжностью. Существует множество методов определения показателей надёжности, однако актуальным является выбор наиболее подходящих методов в каждом конкретном случае. Для этого необходимо выполнить сравнение методов и выявить области их рационального применения. Рассмотрены аналитические и комбинированные группы методов оценки показателей надежности, особенности их применения и определена целесообразность использования методов из каждой группы в соответствии с классификациями отказов.
Бесплатно
Структурная схема прототипа цифровой трансформаторной подстанции
Статья научная
Цифровизация, автоматизация сельских электрических сетей не реализуема без разработки соответствующих решений для трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ. Средства автоматизации должны обеспечивать наблюдаемость и управляемость трансформаторных подстанций данного класса напряжения, создания цифровых трансформаторных подстанций. В том числе должны быть обеспечены возможности дистанционного определения положения коммутационных аппаратов, причин их отключения, возможности управления некоторыми коммутационными аппаратами. Также следует обеспечивать выполнение функций контроля несанкционированной подачи напряжения и предотвращения обратной трансформации, контроля параметров режимов работы электрической сети в разных точках трансформаторной подстанции и ряд других функций. Реализация решений по цифровизации и автоматизации трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ требует создания их прототипа для проведения необходимых экспериментальных исследований, отработки алгоритмов автоматизации. В статье приведена разработанная схема прототипа цифровой трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ.
Бесплатно
Схема устройства деления электрической сети на участки
Статья научная
Секционирование и резервирование электрических сетей 0,4 кВ - один из способов повышения эффективности систем электроснабжения сельского хозяйства, повышения надёжности электроснабжения сельских потребителей, снижения потерь электроэнергии в сельских электрических сетях. Существует необходимость разработки новых устройств секционирования, обладающих сниженной стоимостью по сравнению с существующими и позволяющих дополнить, расширить возможности применения существующих устройств. Одним из таких средств секционирования является устройство деления электрической сети на участки (УДС). Ранее разработаны структурная схема УДС, принципы его применения в сельских электрических сетях 0,4 кВ, алгоритм работы. В настоящей работе разработана электрическая схема устройства, выполнено её описание. Данная схема позволяет реализовать алгоритмы работы УДС, а применение устройства - повысить надёжность электроснабжения потребителей.
Бесплатно
Температурно-влажностный режим гелиотеплицы
Статья научная
В работе рассмотрена среднестатистическое изменение температуры воздуха в солнечных сушильных установках, приведена корреляционная зависимость изменения температуры воздуха по высоте сушильной камеры. При массообменном процессе температура внутреннего воздуха принимается неизменной и в результате такого единого подхода температурно-влажностного режима парагазовой смеси получим процессы изменения температуры и относительной влажности, независящие друг от друга, для которых находятся передаточные функции.
Бесплатно
Теоретическое исследование теплообмена при движении воздуха в подземном хранилище
Статья научная
В статье рассматриваются вопросы математического моделирования теплообменных процессов при движении воздуха по подземному вентиляционному каналу. Для хранения сельскохозяйственной продукции в хранилищах необходимо поддержания определенного температурно-влажностного режима. Решить этот вопрос возможно только с охлаждением и кондиционированием воздуха в хранилище.Но хранения сельскохозяйственной продукции в хранилищах требует больших затрат и это отражается на стоимости хранимой сельскохозяйственной продукции. Для решения этой задачи надо разрабатывать оптимальных вариантов хранилищ. К таким относятся вариант подземного хранилища, относящиеся к так называемым «безмашинным холодильникам», т.е. отсутствует холодильная установка. Охлаждения хранилища осуществляется способом аккумуляции холода в грунтовом массиве окружающий данного хранилища. Характерное время заложено в критерии Fо, остальные величины представляют собой комплекс теплофизических характеристик взаимодействующих сред -грунта и воздуха, для каждого конкретного случая необходимо знатьe- n Z f Fo .Использования математического моделирования является более актуальным для практического изучения данного процесса и даёт наиболее точные результаты и получены кривые зависимости. Данный график даёт наглядную картинку изменения температуры приточного воздуха при движении в одиночном подземном вентиляционном канале во времени. Он может служить пособием для корректировки параметров наружного воздуха, поступающего в хранилище после прохождения по подземному вентиляционному каналу при условии, что в начальном сечени канала t0= const. Такие подобные графики могут строиться на объектах с конкретными характеристиками наружного воздуха, окружающего канал массива грунта при данных размерах подземного вентиляционного канала. Математическая модель (компьютерная программа) который составлена на требуемом уровне описывает процессы подогрева и охлаждения грунтового массива и дает возможность в зависимости от входных параметров наружного воздуха получить требуемые научные результаты. Эту математическую модель можно усовершенствовать с применением новых научных разработок в области математического моделирования и теплофизики и на базе систем элементов автоматики дает возможность оптимального использования аккумулированного холода в исследуемом объекте.
Бесплатно
Статья научная
Основной задачей государственной политики в сфере энергосбережения и повышения энергетической эффективности является разумное и бережное использование энергетических ресурсов на основе обеспечения заинтересованности потребителей в энергосбережении. В последние несколько лет, на всех уровнях власти, были приняты программы по энергосбережению и энергоэффективности топливно-энергетических ресурсов, согласно которым, каждая организация, предприятие, учреждение, муниципальное образование, местное поселение и население обязаны следовать этим программам, для сохранения и рационального использования топливно-энергетических ресурсов и внедрения новых энергосберегающих технологий в нашу жизнь. В статье рассмотрен анализ применения различных источников наружного освещения в сельской местности. В работе проведен расчет времени работы светильников наружного освещения согласно световому календарю. Приведен расчет срока окупаемости единовременных затрат от внедрения энергоэффективных светильников при времени использования осветительной нагрузки. Построен график зависимости срока окупаемости при времени работы осветительной установки.
Бесплатно
Технико-экономическое обоснование организации уличного освещения в сельской местности Туркменистана
Статья научная
Цель и задачи исследования. Дать технико-экономическое обоснование энергообеспечения (уличного освещения) в сельской местности Туркменистана, провести статистический анализ теоретического и практического включения ламп освещения и их энергоэффективности. Методы расчета. Использован комплекс теоретических расчетов и фактическое время включения и выключения уличных фонарей. Результаты. Получен расчет по объекту уличного освещения сельской местности на расстоянии 14,33 км. Составленный проект с технико-экономическим обоснованием показывает, что применение солнечных фотоэлектрических модулей обходится дороже на 843000 долл. США, чем традиционное электричество. Обсуждение и выводы. Дороговизна обусловлен, в первую очередь, применением инновационных технологий и, соответственно, высокой стоимостью оборудования и устройств. Разница в 843000 долл. США будет компенсирована за счёт отсутствия затрат на электроэнергию и использование более экономичных светодиодных светильников, которые уменьшат расход электроэнергии в 7,5 раз или на 86,25%. Полученная регрессивная зависимость дает возможность прогнозировать ожидаемые значения включения, теоретическое и фактическое время включения уличных фонарей в часах в течение года, она показывает потерю энергоэффективности 6,039 часов.
Бесплатно
Статья научная
Секционирование и резервирование сельских электрических сетей является одним из мероприятий по повышению надёжности электроснабжения потребителей, питаемых от них. Эффект достигается за счёт исключения необоснованных перерывов в электроснабжении потребителей при аварийных отключениях в конце линии за установленным пунктом секционирования, а также при аварийных и плановых - при отключении головного участка линии и подаче резервного питания на участок за секционирующим пунктом. Эффект заключается в сокращении недоотпуска электроэнергии потребителям и проявляется как для электросетевых организаций, так и для самих потребителей. Актуальным является вопрос определения значений достигаемого экономического эффекта при секционировании и сроков окупаемости секционирующих пунктов. В статье рассмотрен пример существующей сельской электрической сети с выбором пункта секционирования для неё и определением технико-экономических показателей его применения.
Бесплатно
Статья научная
Секционирование сельских электрических сетей 0,4 кВ является одним из технических решений по повышению надёжности электроснабжения потребителей и защищённости от однофазных коротких замыканий. Эффект от использования устройства секционирования достигается за счёт сокращения недоотпуска электроэнергии потребителям при аварийных и плановых отключениях, неоплаты за электроэнергию потребителями ввиду недоотпуска, а также устранения последствий аварийных отключений персоналом электросетевых компаний. (Цель исследования) Провести технико- экономическое обоснование использования устройства секционирования МКС-2-3В (мультиконтактной коммутационной системы с двумя вакуумыми контакторами и тремя выводами) на примере электрической сети 0,4 кВ Орловской области. (Материалы и методы) Для проведения оценки повышения надёжности электроснабжения за счёт использования устройства секционирования МКС-2-3В были использованы методы сложения и умножения вероятностей. Характеристики потребителей рассматриваемой электрической сети 0,4 кВ были определены с использованием программного обеспечения «Пирамида-Сети». С использованием программного комплекса «Аварийность» были получены сведения о количестве и продолжительности аварийных и плановых отключений рассматриваемой электрической сети 0,4 кВ за 5 лет. (Результаты и обсуждение) Было выявлено, что капитальные вложения для внедрения устройства секционирования МКС-2-3В составляют 217.500 рублей. Годовой экономический эффект при использовании устройства секционирования МКС-2-3В составит 56.183-71.890 рублей в год в зависимости от использования функции АПВ. За счёт использования устройства МКС-2-3В удастся добиться сокращения аварийных перерывов в электроснабжении с 7,82 часов в год, характерных для радиальной схемы, до 1,8-5,45 часов в год, а плановых с 51,9 часов в год до 16,53-18,3 часов в год.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается концепция гибридной ветроэнергетической установки, объединяющей горизонтально-осевой и вертикально-осевой ветрогенераторы на одной мачте. Проведен сравнительный анализ конструктивных особенностей обоих типов установок. Горизонтально-осевые генераторы эффективны при высоких скоростях ветра на значительной высоте, тогда как вертикально-осевые устойчиво работают при нестабильном ветре и его малых скоростях, располагаясь ближе к земле. Совмещение этих установок позволяет более полно использовать ветровой ресурс на разных высота и при различных скоростях ветра, что способствует увеличению коэффициента использования установленной мощности (КИУМ) до 0,4–0,5. Предложенное техническое решение обеспечивает более стабильную выработку электроэнергии и устойчивость системы к изменяющимся погодным условиям. Выделены перспективы дальнейших исследований, включая аэродинамическое моделирование и оценку вибрационных нагрузок на мачту.
Бесплатно
Увеличение надежности электроснабжения агропромышленного комплекса
Статья научная
Цель работы. Увеличить надежность электроснабжения предприятий агропромышленного комплекса Материалы и методы. Для этого были рассмотрены категории надежности электроснабжения. Определено время перерыва электроснабжения для каждой категории. Рассмотрено какие сельскохозяйственные предприятия относятся ко всем имеющимся категориям надежности. Был проведен экономический расчёт для оценки материального ущерба от перерывов электроснабжения. В результате расчета было выяснено, что даже небольшой по времени перерыва электроснабжения ведет к большим денежным убыткам. Результаты исследования. На основании этого был сделан вывод, что во избежание перебоев в электроснабжении необходимо использовать два независимых источника питания с автоматическим переключением нагрузки на неповрежденную линию. Рассчитан экономический ущерб от перерыва в электроснабжении. Составлена блок-схема, определяющая целесообразность установки двух независимых источников электроснабжения предприятия с целью минимизации экономического ущерба.
Бесплатно
Увеличение пропускной способности сети электроснабжения агропромышленного комплекса
Статья научная
Цель работы. Рассмотреть проблему ограниченной пропускной способности линий электропередачи (ЛЭП). Также рассмотреть конкретный случай перегрузки ЛЭП из-за недостаточной пропускной способности. Методы и материалы. В ходе работы описаны стандартные и относительно новые способы, позволяющие увеличить пропускную способность ЛЭП. За основу выбран один из перспективных способов, после чего произведён сравнительный расчёт, показывающий преимущество предлагаемого решения. Также произведено моделирование магнитных полей вокруг проводов линии электропередачи. Результаты исследования. Итогом работы является подтверждение факта преимущественного использования предлагаемого решения. Также итогом является моделирования распределения потенциала.
Бесплатно
Статья научная
В статье реализована физическая модель термоэлектрической сушильной установки на базе термоэлектрических модулей Пельтье, работающих в режиме теплового насоса с рекуперацией и утилизацией теплоты отработанного сушильного агента (воздуха) в процессе сушки. В ведении описана актуальность процесса сушки и цель исследования. В материалах и методах описана характеристика конвективных сушильных установок, основные параметры сушки, традиционные методы интенсификации процесса сушки, и оценка применения термоэлектрических модулей и сборок на базе элементов Пельтье. В результатах и их анализе представлена функциональная схема термоэлектрической сушильной установки, термоэлектрическая сборка на базе элементов Пельтье, а также физическая модель термоэлектрической сушильной установки. Проведен процесс сушки, представлены: графики изменения температуры в характерных точках установки от времени, изменения относительной влажности воздуха от времени, технические характеристики физической модели сушильной установки, а также массы яблок, до и после сушки с расчетом количества испаренной влаги. Недостатками известных серийно выпускаемых конвективных сушильных установок является сброс вместе с влажным воздухом в окружающее пространство теплоты, полученное от электронагревателя. Таким образом, физическая модель термоэлектрической сушильной установки снижает затраты электроэнергии на проведение процесса сушки путем использования части теплоты удаляемого сушильного агента при конвективной сушке до 20% от общего потребления установки и обеспечивает более равномерный процесс сушки продукта за счет наличия боковых воздушных каналов и более эффективной организации движения воздуха в рабочей камере, что подтверждается результатами проведенных испытаний, а также позволяет уменьшить установленную мощность нагревателя по сравнению с традиционными серийно выпускаемыми малогабаритными установками.
Бесплатно
Статья научная
Несимметрия токов и напряжений является одной из причин снижения качества электроэнергии и надёжности электроснабжения сельских потребителей. Её наличие связано с тем, что электроприёмники сельских потребителей по большей части являются однофазными. Добиться их равномерного распределения по фазам практически невозможно. Эта проблема вносит свой негативный вклад и в снижение ресурса работы электрооборудования, особенно электрогенераторов, используемых для резервного электроснабжения сельских потребителей. Несимметрия приводит к механической вибрации и быстрому перегреву ротора генератора. Усугубляется проблема тем, что генераторы небольшой мощности, используемые в рассмотренном случае, не оснащаются устройствами мониторинга и индикации загрузки по фазам и перегрузки. Оператор, обслуживающий генератор не видит возникшей проблемы с несимметрией, или перегрузкой по одной из фаз до тех пор, пока это не приведёт к отключению защитой, или выходу из строя генератора. Поэтому актуальной является задача создания средств мониторинга и индикации пофазной нагрузки и перегрузки электрогенераторов. Для этого, в первую очередь, следует разработать требования к таким устройствам, что и выполняется в настоящей работе.
Бесплатно
Цифровая система управления энергоэффективной облучательной установки для гидропоники
Статья научная
В статье рассмотрена разработка цифровой системы управления энергоэффективной светодиодной облучательной установки для гидропоники. Гидропоника является одним из приоритетных направлений в развитии аграрной сферы, позволяющей повысить скорость роста, урожайность различных сельскохозяйственных культур. Предложена цифровая система управления энергоэффективной облучательной установки для гидропоники на базе микроконтроллера ATmega8L-8PU, который будет управлять работой энергоэффективной светодиодной облучательной установки, что позволит снизить затраты на потребление электроэнергии в 2,7 раз по сравнению с традиционными лампами ДНаТ, а также увеличить количество ярусов у одной установки и этим повысить высевную площадь 1,6 раз. Номинальная температура нагрева светодиодов составляет 400С поэтому они не обжигают растения, что позволяет устанавливать их на высоте 10-15 см от высеянных семян с возможностью постепенного увеличения высоты подвеса до 25 см, а уменьшение электропотребления дает возможность в дальнейшем укомплектовать установку альтернативными экологически чистыми источниками энергии: солнечными или ветряными батареями. Целью работы является разработка цифровой системы управления энергоэффективной облучательной установки для гидропоники.
Бесплатно
Экоэнергетика и экотехнологии для сельского хозяйства
Статья научная
В России выбран путь масштабной модернизации производства продовольствия с применением ресурсосберегающих технологий и экологизации аграрного сектора. Агропромышленный комплекс становится всё более энергоёмким. Потребление различных видов энергоресурсов возрастает под влиянием роста механизации растениеводства и животноводства, увеличения расхода электроэнергии в жилищном и коммунальном хозяйстве сельской местности. Обеспеченность сельского хозяйства перспективной техникой составляет сейчас главную проблему для реализации устойчивого развития страны, повышения конкурентноспособности российского АПК [2, 1, 3]. Для производства экологичной сельхозпродукции, необходима разработка энергонасыщенной экологической сельхозтехники пятого поколения и соответствующих ей интенсивных машинных технологий, использующих только экологичную тепловую и электрическую энергию. Сейчас делается большая ставка на традиционные возобновляемые источники энергии: - использование энергии ветра, течений, морских волн, солнца и т.п. Но, эта энергия обеспечит, в лучшем случае, не более 2-15% потребности в энергетике. Эти источники энергии не решат энергетические проблемы в сельском хозяйстве в глобальном масштабе из-за их большой стоимости, сложности конструкции, зависимости от наличия ветра или солнца и отрицательного влияния на окружающую среду. Необходимы инновационные технологии для разрешения этих проблем в энергетике сельского хозяйства.
Бесплатно
Электрическая схема прототипа цифровой трансформаторной подстанции 10/0,4 кВ
Статья научная
Трансформаторные подстанции (ТП) 10/0,4 кВ являются одним из важнейших элементов систем электроснабжения сельских потребителей. Их совершенствованию посвящено много работ, однако вопросам автоматизации ТП внимания уделяется недостаточно. ТП 10/0,4 кВ редко оснащены системами мониторинга и управления их оборудованием. Это приводит к необоснованному повышению времени восстановления электроснабжения потребителей. Развитие цифровизации распределительных электрических сетей, особенно в сельской местности, требует перехода от традиционных трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ к цифровым решениям, обеспечивающим наблюдаемость, управляемость оборудования ТП и надёжность электроснабжения потребителей. В статье приведена электрическая схема и обоснованы функциональные возможности прототипа цифровой трансформаторной подстанции (ЦТП) 10/0,4 кВ, приведены основные направления автоматизации ЦТП и структура реализуемых при этом функций.
Бесплатно
Энергосбережение в зданиях с использованием солнечной энергии
Статья научная
Рассмотрена конструкция пассивной солнечной системы для отопления и вентиляции сельскохозяйственных зданий и сооружений, позволяющая экономить топливно-энергетические ресурсы. Использование солнечной энергии в сельскохозяйственных построек и позволит экономить традиционные дефицитные энергоресурсы, себестоимость вырабативаемой продукции будет низким чем естественным отоплением, строительство таких систем не дороже и прост чем с отопительными системами.
Бесплатно
