Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса. Рубрика в журнале - Агротехника и энергообеспечение
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
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
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
Причины отключений в сельских электрических сетях и их структурирование
Статья научная
Произведён анализ статистических данных по отключениям в сельских электрических сетях 0,4 киловольт за 6 лет одного из центральных регионов России. Статистика по аварийным отключениям была структурирована по месяцам возникновения отключений и их причинам. Выявлено, что наибольшее количество аварийных отключений происходит в период с мая по сентябрь. Диагностический анализ показал, что это связано как с физическим и моральным износом оборудования при увеличении нагрузки в электрической сети, так и с грозовой активностью и несвоевременной вырубкой трасс линий электропередачи. Выявлены несовершенство системы учёта отключений и необходимость структурирования причин отключений в электрических сетях ниже 35 кВ. Предложена классификация, включающая деление отключений по видам на преднамеренные и аварийные, а также указывающая причины отключений и их конкретизацию.
Бесплатно
Статья научная
Описана проблема дистанционного определения места повреждения на магистральных воздушных линиях электропередачи с изолированной нейтралью, питающих агропромышленный комплекс (АПК). Влияние емкостных токов в линии не позволяет определять расстояние дистанционным способом. Предложен вариант использования беспилотного летательного аппарата с дополнительным установленным оборудованием для зондирования линий во время повреждения. Проведен обзор существующих способов определения места повреждения на линиях с изолированной нейтралью. Проанализирован прибор для зондирования линий электропередач, используемый при осмотре линий ремонтной бригадой. Разработан алгоритм по доработке программы движения беспилотных летательных аппаратов, применяемых на линиях электропередач для проведения периодических осмотров. В алгоритме учтены варианты нахождения повреждения, как на прямом участке линии, так и на ответвлении. Приведены недостатки предложенного варианта беспилотного летательного аппарата с установленным на него специальным оборудованием.
Бесплатно
Пункт секционирования с функцией АВР для электрических сетей 0,4 кВ: схемы и варианты установки
Статья научная
В связи с завышенной протяжённостью большого количества линий электропередачи 0,4 кВ актуальным является их секционирование с помощью секционирующих пунктов, а также создание кольцевых сетей 0,4 кВ с возможностью автоматического резервирования. Совмещение функций секционирования и резервирования в одном устройстве позволяет создать пункт секционирования с функцией автоматического включения резерва, применение которого способно значительно повысить надёжность электроснабжения потребителей и делает возможным создание кольцевых сетей 0,4 кВ. Разработаны структурная и принципиальная электрическая схемы пункта секционирования с функцией автоматического включения резерва. Приведены функции микроконтроллерного блока управления разрабатываемым устройством. Предложены варианты размещения устройства на опорах линий электропередачи 0,4 кВ при использовании на них самонесущих изолированных и неизолированных проводов.
Бесплатно
Статья научная
В данной работе рассмотрена, разработанная авторами, оригинальная развертываемая конструкция солнечных фотоэлектрических батарей для электроснабжения мобильных зданий контейнерного типа. Предлагаемая развертываемая конструкция позволяет повышать мощность системы электроснабжения путем увеличения количества фотоэлектрических батарей без явных ограничений, связанных с техническими параметрами мобильного здания. Конструкция компактна, имеет возможность автономного использования и транспортировки. Регулируемые части конструкции позволяют устанавливать различные типоразмеры солнечных фотоэлектрических батарей. Конструкция, вмонтированная на крышу мобильного здания, в транспортировочном положении компактна, обеспечивает целостность рабочей поверхности фотоэлектрических батарей, позволяет производить перемещение мобильного здания контейнерного типа, без нарушения габаритных размеров правил дорожного движения Российской Федерации о перевозки грузов. Разработанная конструкция обладает простотой установки и раскрытия, предусматривает возможность регулировки угла наклона фотоэлектрических батарей, для повышения их эффективности выработки электрической энергии, в зависимости от времени года, географической широты расположения мобильных зданий контейнерного типа.
Бесплатно
Статья научная
В статье рассматривается разработка гидроэнергетической установки с плавучим основанием и двумя кинетическими гидротурбинами, предназначенной для работы в условиях свободнопоточных низконапорных водотоков. Проведён анализ существующих патентно-технических решений и выявлены основные недостатки традиционных конструкций. Предложена модернизированная система направляющих поверхностей, обеспечивающая увеличение скорости потока и повышение эффективности гидротурбин. На основе разработанных чертежей получены геометрические зависимости и аналитические выражения, позволяющие определить ключевые параметры установки на этапе проектного проектирования. Представленные результаты подтверждают перспективность разработки и могут служить основой для дальнейших экспериментальных исследований.
Бесплатно
Статья научная
В статье представлены результаты исследований по разработке и оптимизации параметров гидроэнергетических установок с вертикальной осью вращения, адаптированных к потокам воды насосных агрегатов и способных эффективно работать в низконапорных водотоках. При проектировании и моделировании гидроэнергетической установки использовались пакеты приложений Solidworks, Matlab. На основе моделирования определены показатели КПД установки η(θ) при различных расходах и напорах воды, предназначенных для эффективной работы микрогидроэлектростанции при потоках воды насосных установок. Исходя из расхода и напора потока воды установлена возможность выработки мощности гидроэнергетической установки в пределах 1...50 кВт. По результатам моделирования определено, что существует возможность повышения КПД до 85% за счет оптимального угла наклона лопасти гидротурбины 55º. Разработан экпериментальный образец гидроэнергетической установки для низконапорных водотоков мощностью 3 кВт, в результате практических испытаний микрогидроэлектростанции с вертикальной осью вращения при расходе потока воды 0,25 м3/с и напоре 1 м достигнута выработка 19500 кВт·ч электроэнергии. Широкое использование гидроэнергетических установок на насосных станциях может способствовать обеспечению непрерывного и надежного электроснабжения.
Бесплатно
Ресурсный потенциал волновой энергии на острове Гызыhлсув в Каспийском море
Статья научная
Изучена многолетняя сезонная изменчивость гидрометеорологических и гидродинамических режимов острова Гызылсув в Каспийском море, на их основе рассчитано распределение энергетического потенциала волновой энергии. С помощью математического моделирования гидродинамического процесса смешанного морского волнения определено среднее значение ресурсного энергетического потенциала волн, которое составляет 0,88·104 кВт/м. Среднее значение энергетического потенциала волн начинает повышаться с октября месяца с 1,02·104 до 1,23·104 кВт/м в феврале, с марта по сентябрь месяцы оно снижается от 0,87·104 до 0,41·104 кВт/м. Статистический анализ подтверждает, что среднее квадратичное отклонение энергетического потенциала волновой энергии от скорости ветра составляет 0,281 и 0,334. Остров Гызылсув в территориальных водах Туркменистана обладает значительными волновыми энергетическими ресурсами, которые могут решить проблемы снабжения электроэнергией, а также получения свежей питьевой воды с использованием опреснительных установок.
Бесплатно
Роботизированная система для выявления нарушений в работе освещения теплиц
Статья научная
Освещение в теплицах оказывает непосредственное влияние на рост и развитие растений. Благодаря освещению, растения получают все необходимые свойства для полноценного роста. Основной целью искусственного освещения является воссоздать свойства естественного освещения. Целью данной работы является проанализировать внедрение роботизированной системы, которая сможет выявлять различные виды неисправностей и отправлять информацию диспетчеру для последующего устранения этих неисправностей. Задачи работы: рассмотреть необходимое оборудование для осуществления осмотра роботизированной системы, построение алгоритма работы. Для выявления нарушений в работе освещения роботизированная система имеет следующее диагностическое оборудование: видеокамера, люксметр, тепловизор. Принцип работы заключается путем программирования идеального состояния светильника. В работе представлен алгоритм работы роботизированной системы, а также возможный маршрут передвижения по теплице. Итогом работы является подтверждение факта использования роботизированной системы в качестве способа выявления неисправностей освещения в теплице.
Бесплатно
Современные методы цифровизированной оценки качества плодоовощной продукции
Статья научная
Значительное увеличение вычислительной мощности микропроцессорных устройств позволило интегрировать в существующие производственные процессы системы интеллектуальной обработки и анализа данных, получаемых от средств объективного контроля. В статье проведен анализ таких методов для автоматизированной сортировки плодоовощной продукции с целью определения возможности разработки оборудования и программного обеспечения для цифровой оценки качества. Рассмотрены методы на основе цветных телевизионных датчиков, гиперспектрального анализа, гибридные электрооптические методы и метод флуоресценции хлорофилла. Определены их преимущества и ограничения. В результате предложен алгоритм автоматизированной сортировки, основанный на комплексном использовании систем технического зрения, алгоритмов глубокого обучения и нечеткой логики. Установлено, что такой подход позволит повысить точность определения пригодности плодов для переработки, учитывая как внешние дефекты, так и оценку возможных внутренних повреждений.
Бесплатно
Способ отопления жилых помещений солнечной энергией
Статья научная
Туркменистан имеет большой потенциал в использовании солнечной энергии. Потому что в Туркменистане более 300 из 365 дней в году солнечные, а световой день составляет 12-14 часов днем и вечером. Солнечная энергия - один из самых удобных и экономически эффективных возобновляемых источников энергии. Сегодня солнечные электростанции способны производить электроэнергию или тепло как в солнечные, так и в пасмурные дни. Рекомендуется использовать солнечную энергию не только в регионах с большим количеством солнечных дней, но и в регионах со средним количеством солнечных и пасмурных дней. В этих случаях лучших результатов можно добиться также за счет использования более совершенного инженерного оборудования для теплоснабжения [1, 2].
Бесплатно
