Электротехнологии, электрооборудование и энергоснабжение агропромышленного комплекса. Рубрика в журнале - Агротехника и энергообеспечение
Статья научная
Рассматривается гибридный энергетический комплекс для энергоснабжения насосной станции орошения, включающий фотоэлектрическую установку (ФЭУ), ветроэнергетическую установку (ВЭУ), водородный накопитель энергии (электролизёр, топливный элемент и резервуар водорода) и присоединение к сельской электрической сети. На основе математической модели выполнен суточный энергетический анализ работы комплекса при заданном графике включения насосной станции. Построены зависимости мощностей ФЭУ, ВЭУ, электролизёра, топливного элемента и нагрузки, а также напряжения шины постоянного тока и степени заряда водородного накопителя. Показано перераспределение потоков энергии в течение суток и разгрузка электрической сети в часы пиковой нагрузки. Проведено сравнение с базовым вариантом без водородного накопителя по суточному потреблению электроэнергии из сети и доле покрытия нагрузки за счёт возобновляемых источников энергии. Установлено, что применение водородного накопителя позволяет повысить долю ВИЭ в энергобалансе насосной станции и уменьшить зависимость от сети, что перспективно для энергообеспечения объектов орошения в удалённых сельских районах.
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
Статья научная
Актуальность проблемы является освоения пустыни Каракум, которая занимает 80% земельных ресурсов Туркменистана. Целью исследования - энергообеспечения пустынные регионы Каракум с использования солнечно-энергетических технологии и установок. Задачей исследования – определить солнечно-энергетические ресурсные потенциалы с применением инновационных методик расчета при разработке, создания и внедрения эффективных солнечных энергетических технологии и установок. Методика. Для определения валового, технического, экономического и экологического потенциала учтены природно-климатические условия Юго-восточных Каракум. Методология исследования – использованы метеорологические данные, обработаны физическими законами и математическими методами расчета для фотоэлектрических преобразователей. Результаты исследования. Оценены теоретические и методические расчеты валовых, технических, экономических и экологических потенциалов солнечной энергии, определены энергоэффективность солнечного излучения и рассчитаны оптимальные уколы наклона солнечных коллектора для Юго-восточных Каракум. Обсуждение и заключение. В результате исследовании получены ресурсные потенциалы солнечной энергии, преобразованные в электрическую энергию,: валовый - 1895,9 кВт·ч/(м2·год); технический - 248,55 кВт·ч/(м2·год); экономия топлива - 99,44 кг у.т./ (м2·год); экологические потенциалы, CO2, - 158,98 кг/год. Наиболее эффективным для использование солнечных коллектора в Юго-Восточных Каракумах по месяцам года с углом наклона является: 60 градусов - январь, февраль, ноябрь, декабрь; 45о - март, октябрь; 30о - с апреля по сентябрь.
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
Технологические параметры инфракрасной сушки растительного сырья
Статья научная
В статье рассматриваются ключевые технологические параметры инфракрасной (ИК) сушки растительного сырья — одного из наиболее перспективных энергосберегающих методов термической обработки. На основе анализа научных трудов и диссертационных исследований, в частности работ Авророва Г.В. и Афонькиной В.А., определены основные режимы и условия, влияющие на эффективность и качество процесса сушки. Особое внимание уделено параметрам, связанным с применением карбоновых инфракрасных нагревателей, которые обладают высокой степенью черноты, направленным излучением и возможностью точного регулирования длины волны. Установлено, что при соблюдении оптимальных параметров ИК-сушки (температура облучения 40–50 °C, длина волны 9 мкм, удельная мощность 300–400 Вт/м², расстояние от нагревателя до продукта 10–15 см) достигается снижение энергозатрат в 4–6 раз по сравнению с конвективной сушкой и сохранение до 60 % термолабильных компонентов, включая витамин С и эфирные масла.
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
Устройство мониторинга загрузки маломощных электрогенераторов
Статья научная
Представлен способ увеличения срока службы электрогенератора с помощью устройства мониторинга загрузки. Произведён анализ средств автоматизации и систем мониторинга для контроля мощности и загрузки электрогенераторов малой мощности. Выявлена актуальность разработки устройства мониторинга загрузки электрогенераторов (УМЗЭГ). В ходе анализа литературных источников было выявлено, что системы мониторинга для контроля загрузки являются критически важными инструментами для пользователей электрогенераторных установок. Однако существующие решения для генераторов малой мощности не предполагают контроля пофазной загрузки. Контроль пофазной загрузки генератора с помощью УМЗЭГ позволяет снизить несимметрию токов и напряжений на этапе подключения новых нагрузок, что повышает ресурс генератора. Применение данного устройства способствует повышению надёжности, снижению затрат, обеспечению безопасности работы генераторного оборудования.
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
Цифровое управление биодинамическими системами освещения в птичниках
Статья научная
Целью работы является анализ цифровых элементов современных систем управления биодинамическим освещением птичников и разработка рекомендаций их по проектированию. В работе использовались элементы методов системного и математического анализа, компьютерного моделирования, сведения из теории электро- и светотехники, автоматического управления. Для изменения освещенности и спектрального состава излучения светодиодных светильников в системах управления биодинамическим освещением целесообразно использовать ШИМ-управление световыми потоками светодиодов белого теплого и холодного света с частотой ШИМ-сигнала более 1 кГц и разрядностью не менее 10-ти бит. Оперативное управление и изменение настроек системы освещения рационально производить с помощью сенсорных панелей оператора или ПЛК с сенсорным экраном. Связь между цифровыми элементами системы управления рекомендуется осуществлять по интерфейсу RS-485. Для систем программного управления параметрами биодинамического освещения следует использовать цифровой ПИ-регулятор с обратной связью через датчик освещенности. При этом нужно предусмотреть апериодический цифровой фильтр сигнала измерений освещенности с постоянной времени около 125 мс.
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
Статья научная
Рассматривается методика экспериментального определения частотных характеристик трансформаторов, применяемых для гальванической развязки и нормализации сигнала с шунта при контроле несинусоидальных токов в цепях с тиристорными регуляторами. Актуальность работы обусловлена необходимостью оценки частотных характеристик трансформаторов для обеспечения точности измерения тока (включая форму осциллограммы) при исследовании переходных процессов в трехфазном асинхронном электроприводе с устройством плавного пуска (софтстартером). Приведены экспериментальные данные исследования трансформатора типа ТВК-70Л2. Анализ его частотных характеристик показал, что в диапазоне частот от 50 до 1000 Гц вносимые искажения амплитуды измеряемого сигнала не превышают 0,68 %, а фазовый сдвиг составляет менее 3,7 градусов. Таким образом, искажения сигнала незначительны, а предложенное техническое решение пригодно для использования в исследованиях переходных процессов, формируемых в электроприводе с устройствами плавного пуска.
Бесплатно
