Енергозберігаючі режими роботи установок інфрачервоного локального обігріву сільськогосподарських тварин
Вивчення особливостей роботи інфрачервоних випромінювачів в усталених і перехідних режимах при живленні від тиристорних регуляторів напруги. Вивчення електромагнітної сумісності роботи автоматизованих енергозберігаючих пристроїв інфрачервоного обігріву.
| Рубрика | Производство и технологии |
| Вид | автореферат |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 23.02.2014 |
| Размер файла | 49,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
НАЦIОНАЛЬНИЙ АГРАРНИЙ УНIВЕРСИТЕТ
УДК 631.22:628.8:537.212:636
АВТОРЕФЕРАТ
дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук
Енергозберігаючі режими роботи установок ІНФРaЧЕРВОНОГО локального обігріву сільськогосподарських тварин
05.20.02 - застосування електротехнологій у сільськогосподарському виробництві
ОЛIЙНИК Павло Вікторович
Київ 2000
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана в Національному аграрному університеті Кабінету Міністрів України
НАУКОВИЙ КЕРIВНИК: кандидат технічних наук, доцент
ЖУЛАЙ ЄВГЕНІЙ ЛАВРЕНТІЙОВИЧ, Національний аграрний університет, завідувач кафедри застосування електроенергії в сільському господарстві
ОФIЦIЙНI ОПОНЕНТИ: доктор технічних наук, професор
САВЧЕНКО ПЕТРО ІЛЛІЧ, Харківський державний технічний університет сільського господарства, завідувач кафедри застосування електроенергії в сільському господарстві
кандидат технічних наук, доцент
НАЗАРЕНКО ІГОР ПЕТРОВИЧ, Таврійська державна агротехнічна академія, доцент кафедри енергетики
ПРОВIДНА ОРГАНIЗАЦIЯ: Інститут механізації та електрифікації сільського господарства Української академії аграрних наук, відділ застосування електроенергії в сільському господарстві, смт Глеваха Васильківського району Київської області.
Захист відбудеться 12 жовтня 2000 р. о 10.00 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.004.07. в Національному аграрному університеті за адресою: 03041, Київ-41, вул. Героїв оборони, 15, 3-й навчальний корпус, аудиторія 65.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Національного аграрного університету за адресою: 03041, Київ-41, вул. Героїв оборони, 11, навчальний корпус 10, читальний зал.
Автореферат розісланий 9 вересня 2000 р.
Вчений секретар спеціалізованої
вченої ради Лут М.Т.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
інфрачервоний тиристорний енергозберігаючий обігрів
Актуальність теми. Енергетична безпека України є однією з найважливіших складових економічної безпеки, що гарантують її повноцінну життєдіяльність та здатність енергетики забезпечити нормальне функціонування економіки.
Найбільш сприятливим з технічної та економічної точки зору для України є проведення політики енергозбереження, що має правовий статус державної політики.
Для створення потрібного мікроклімату на тваринницьких фермах і комплексах витрачається до 75% теплової енергії, яка використовується в тваринництві. Традиційні рідкі і газоподібні палива, що використовуються для обігріву тваринницьких приміщень, стають неефективними через їх дефіцит і високі ціни.
Для вирощування сільськогосподарських тварин при високій концентрації поголів'я і утримуванні їх в закритих приміщеннях необхідні джерела оптичного випромінювання - інфрачервоні і ультрафіолетові, які дають можливість безпосередньо ефективно впливати на біологічні процеси в організмі тварин.
Застосування інфрачервоних опромінювачів для локального обігріву молодняку тварин і птиці дозволяє при зменшенні капітальних витрат досягти значно більшого ККД використання енергії в порівнянні з електротепловими установками загального обігріву. Крім цього, застосування обігрівачів з інфрачервоними лампами розжарювання дозволяє одночасно з обігрівом проводити біологічну і терапевтичну стимуляцію організму молодняку сільськогосподарських тварин.
Розробка енергозберігаючих, високоефективних установок інфрачервоного обігріву молодняку тварин і птиці є актуальним завданням.
Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Робота виконувалась згідно з планами науково-дослідних робіт у Всесоюзному науково-дослідному інституті по механізації і автоматизації тваринницьких ферм (ВНДІтвармаш) по темам: № 224/3064-79 “Пошуки і дослідження засобів автоматизації установок мікроклімату з метою підвищення їх ефективності”, № 1.210.703.1.82 “Установка “Луч” автоматизована для інфрачервоного обігріву та ультрафіолетового опромінення (модернізація)”та в Національному аграрному університеті у відповідності до Державної науково-технічної програми ДТНП 12 “Енерго- та ресурсозберігаючі технології у сільськогосподарському виробництві” на 1998 - 2004 рр.
Мета і завдання досліджень. Метою досліджень є теоретичне обгрунтування та практична розробка автоматизованих пристроїв, які забезпечують підвищення продуктивності тварин і запровадження енергозберігаючих режимів роботи установок локального інфрачервоного обігріву сільськогосподарських тварин. Досягнення поставленої мети базується на кількісному і якісному аналізі енергетичних зв'язків в системі: “біологічний об'єкт технічні пристрої середовище”. Основна увага була приділена вирішенню таких завдань:
Теоретично дослідити та експериментально перевірити енергетичні зв'язки в системі: “біологічний об'єкт технічні пристрої середовище”.
Визначити основні якісні ознаки та обгрунтувати критерії ефективності використання автоматизованих енергозберігаючих пристроїв для управління режимами роботи установок локального інфрачервоного обігріву сільськогосподарських тварин.
Обгрунтувати та визначити особливості роботи інфрачервоних випромінювачів в усталених і перехідних режимах при живленні від тиристорних регуляторів напруги.
Розробити автоматизовані енергозберігаючі пристрої для управління режимами роботи установок локального інфрачервоного обігріву сільськогосподарських тварин.
Дослідити електромагнітну сумісність роботи автоматизованих енергозберігаючих пристроїв для управління режимами роботи установок локального інфрачервоного обігріву сільськогосподарських тварин і інших споживачів електричної енергії.
Здійснити перевірку одержаних результатів в виробничих умовах і визначити техніко-економічну ефективність одержаних результатів.
Основні методи досліджень. При розв'язанні задач, поставлених у роботі, знайшли застосування аналітичні методи з використанням теорії симетричних складових гармонічного спектру рядів Фур'є, методи математичного моделювання, числові методи рішення систем нелінійних диференційних рівнянь, отриманих на основі узагальненої теорії електромагнітного випромінювання, графо-аналітичний метод визначення гармонічного складу кривих напруг та струмів, метод кусково-лінійної апроксимації характеристики нелінійного опору, методи фізичного моделювання на експериментальних зразках.
В дослідженнях використовувались сучасні методи вимірювання та обробки результатів досліджень за допомогою ПЕОМ. Використання цих методів забезпечило достатню достовірність і відповідність теоретичним передумовам.
Наукова новизна одержаних результатів характеризується такими положеннями:
Свинарник - маточник розглядається як відкрита біотехнологічна система, в якій здійснюється трансформація і дія енергій на об'єкт. Обгрунтування і послідуючий аналіз енергетичних зв'язків між окремими компонентами системи обумовило визначення основних якісних ознак.
2.Теоретично обгрунтовано та експериментально підтверджено необхідність врахування особливостей поглинання короткохвильового ІЧ випромінювання живими організмами при розробці енергозберігаючих режимів локального інфрачервоного обігріву сільськогосподарських тварин.
Доведено, що математична модель режимів роботи інфрачервоних ламп розжарення повинна будуватись на основі нелінійних диференціальних рівнянь з врахуванням особливості зміни питомої теплоємності і інтегральної енергетичної світимості тіла розжарення від температури.
Розроблено принципи і алгоритми керування тиристорними регуляторами напруги з одноканальним керуванням для управління режимами роботи установок локального інфрачервоного обігріву сільськогосподарських тварин.
Отримані аналітичні залежності складу і симетрії гармонічного спектру кривих напруги і струму, споживаного інфрачервоними лампами, від кутів керування силовими тиристорами і від симетрії напруг живлення.
Запропоновано новий метод аналізу симетрії гармонічного спектру вихідної напруги ТРН при різних способах керування ним, який можна застосовувати при дослідженні трифазних тиристорних регуляторів напруги з фазовим керуванням.
Розроблений комплекс технічних засобів для забезпечення енергозберігаючих режимів роботи установок локального інфрачервоного обігріву сільськогосподарських тварин
Новизна та винахідницький рівень технічних рішень підтверджується авторськими свідоцтвами СРСР № 789652, № 913555, № 1020957 і № 1035771.
Практичне значення одержаних результатів:
1. На підставі проведених досліджень розроблено комплекс технічних засобів для управління режимами роботи установок локального інфрачервоного обігріву сільськогосподарських тварин.
Розроблені методи розрахунку режимів роботи автоматизованих енергозберігаючих пристроїв установок локального інфрачервоного обігріву сільськогосподарських тварин при довільних комбінаціях впливаючих факторів.
Розроблені принципові електричні схеми керування тиристорними регуляторами напруги з одноканальним керуванням для ефективного управління режимами роботи установок локального інфрачервоного обігріву сільськогосподарських тварин.
За результатами проведених досліджень були виготовлені дослідні зразки установок для інфрачервоного обігріву тварин з ТРН і проведені їх приймальні та виробничі випробування на Північно-Кавказькій МIС (м. Зерноград, Ростовської області).
За результатами випробовувань дослідних установок Державна міжвідомча комісія рекомендувала їх до серійного виробництва на заводі технологічного обладнання (м. Сороки, Молдова) у 1984 р. Всього до 1990 року було випущено і встановлено в господарствах понад 5 тисяч установок “Луч-2” різних модифікацій з розробленим пристроєм керування.
Особистий внесок здобувача. Теоретично обгрунтовані і експериментально визначені основні енергетичні зв'язки між окремими компонентами системи: “біологічний об'єкт технічні пристрої середовище”. Розроблені математичні моделі режимів роботи інфрачервоних ламп розжарення при перехідних і усталених режимах роботи. Розроблені рекомендації та принципіальна схема установки для інфрачервоного обігріву тварин з тиристорним регулятором напруги. Проведена робота по підготовці необхідної конструкторської документації для постановки на серійне виробництво цієї установки. Загальна частка участі в опублікованому у співавторстві роботах складає 40...60%, в авторських свідоцтвах - 30...50%.
Апробація результатів дисертації. Результати досліджень доповідались і обговорювались на науковій конференції Всесоюзної школи молодих вчених і спеціалістів (м. Мінськ, 1981 р.), республіканській науково-технічній конференції молодих вчених (м. Київ, 1982 р.), науковій конференції професорсько-викладацького складу, аспірантів та пошукачів факультету електрифікації і автоматизації ХДТУСГ (м. Харків, 1998 р.), науковій конференції професорсько-викладацького складу, наукових співробітників та аспірантів (за підсумками науково-дослідних робіт 1998 року) (м. Київ, НАУ, 3 - 4 березня 1999 р.), Міжнародній науково-практичній конференції “Стан та перспективи розвитку механізації сільського господарства на рубежі століть” (м. Київ, НАУ, 20 - 21 грудня 1999 р.), IV Міжнародній науковій конференції PQ 2000 “Ефективність та якість електропостачання промислових підприємств” (м. Маріуполь, ПДТУ,
24 - 26 травня 2000 р.).
Публікація результатів досліджень. Основний зміст дисертаційної роботи викладено в 16 друкованих роботах включаючи 5 авторських свідоцтв (самостійно 6 робіт).
Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з чотирьох розділів, загальних висновків, списку літератури та додатку і містить 157 сторінок друкованого тексту, 6 таблиць, 51 рисунків. Список літератури включає 154 назв, із яких на іноземній мові 8.
Дисертант висловлює щиру подяку за надання науково-методичної допомоги під час виконання першого етапу дисертації доктору технічних наук О.О. Омельченку.
ЗМIСТ РОБОТИ
Вступ. Обґрунтована актуальність вибраної теми досліджень, дана коротка характеристика роботи, її новизна і практична цінність для сільськогосподарського виробництва.
Розділ 1 “Огляд літератури і вибір напрямків досліджень”.
Розглянуто існуючий стан питання інфрачервоного обігріву тварин за допомогою спеціальних установок, проведено порівняльний аналіз інфрачервоних джерел випромінювання, які можуть застосовуватися для обігріву тварин.
Науковими і експериментальними дослідженнями встановлено, що втрати поголів'я молодняку, що спричиняються незадовільними умовами мікроклімату, складають 7...10%, а в деяких випадках досягають 20...25%. При цьому доля енергетичних затрат для утримання молодняку тварин становить 50...70% загального споживання тваринницькими фермами.
Роботами Мартиненко I.I., Драганова Б.Х., Бистріцького Д.Н., Кожевнікової Н.Ф., Левітіна I.Б., Литвінова В.С., Лямцова А.К., Мурзіна В.К., Муругова В.П., Мурусідзе Д.Н., Пчолкіна Ю.М., Славіна Р.М. та інших доведена перспективність застосування електричної енергії для місцевого обігріву сільськогосподарських тварин. Однак ці роботи не дають вичерпних даних для розробки енергозберігаючих установок інфрачервоного обігріву тварин.
Обґрунтована необхідність досліджень енергозберігаючих режимів роботи установок локального інфрачервоного обігріву тварин. Сформульована мета роботи і визначені основні завдання досліджень.
Розділ 2. “Теоретичні передумови розробки енергозберігаючих режимів роботи установок локального обігріву тварин”.
Наведені результати теоретичних досліджень дії короткохвильового ІЧ випромінювання на організм тварин при зміні напруги живлення.
Для оцінки потужності потоку енергії, що надходить шляхом випромінювання до тіла тварини, необхідно враховувати спектр відбиття поверхні тіла тварини, з врахуванням якого спектральна густина випромінювання, що поглинається, визначається за формулою:
FT1(,T) = MW(,T) · с() ·(1-R()), (1)
де R() - спектр коефіцієнту відбиття шкіри тварини;
с() - спектральний коефіцієнт пропускання світлофільтра колби ІЧ лампи розжарення.
З врахуванням властивостей світлофільтру інфрачервоної лампи і характеристик шкіри за формулою (2) була отримана спектральна густина електромагнітного випромінювання, яка проникає через покрови тіла і перетворюється на тепло на глибині 0...7 см (рис. 1).
FT2 (,T) = MW(,T) · ш() ·с() ·(1-R()) (2)
де ш() - спектральний коефіцієнт пропускання шкіри.
Інтегруючи спектральну густину такого випромінювання по довжині хвилі при сталих значеннях температури тіла розжарення, можна визначити величину проникаючої енергії випромінювання:
. (3)
Випромінювальна потужність лампи ИКЗК 215-230-250, яка доступна для тварини, при різній температурі тіла розжарення розраховується за формулою:
. (4)
З врахуванням (3) і (4) квазіендогенний ККД опромінювальних установок з лампами розжарення типу ИКЗК 215-225-250 визначається за формулою:
. (5)
Визначені теплові втрати поросятка і частки доступних для поглинання потужностей випромінювання у загальному температурному балансі. Використовуючи параметричне рівняння для статичної вольт-амперної характеристики вольфрамового тіла розжарення лампи ИКЗК 215-225-250, визначено закон регулювання діючого значення напруги на затискачах ІЧ випромінювача в залежності від температури в приміщенні для утримування поросят.
При теоретичних дослідженнях спектрального складу, симетричних складових напруги живлення і струму навантаження з ІЧ лампами, при живленні від ТРН, наведені результати досліджень гармонічного складу напруг і струмів.
Викладена методика розрахунку симетричних складових основної і вищих гармонійних складових струмів і напруг, а також способи зменшення зворотних і нульових складових.
Розглянуто електромагнітні процеси, які мають місце при фазовому керуванні силовими тиристорами в ТРН. Показано вплив схемо-технічних особливостей фазозадаючих генераторів на гармонічний склад вихідної напруги.
В загальному випадку, при наявності двох фазозадаючих генераторів для керування силовими тиристорами в одній фазі, кути керування силовими тиристорами 1 і 2 неоднакові, внаслідок технологічних відхилень параметрів деталей і напівпровідникових елементів, з яких вони складаються. Використання одного фазозадаючого генератора для керування двома силовими тиристорами в одній фазі (1 = 2), значно спрощує визначення параметрів гармонічного спектру вихідної напруги і струму, який споживає ТРН при живленні інфрачервоних ламп.
Періодичну функцію кривої напруги і струму на виході ТРН можна записати у вигляді тригонометричного ряду Фур'є:
(6)
Коефіцієнти ряду Фур'є для першої (основної) гармоніки частотою 50 Гц визначаються за формулами:
;
; (7)
,
де a1, b1 - коефіцієнти ряду Фур'є;
1, 2 - кути керування відповідно першого і другого силових тиристорів в одній фазі, які ввімкнені зустрічно - паралельно;
Um - амплітудне значення напруги живлення.
Для вищих гармонічних складових:
;
(8)
.
де = 2, 3, 4, 5... - порядок гармонічних складових.
Програма розрахунків коефіцієнтів ряду Фур'є розроблена з використанням програми Mathcad 7 Pro. Необхідні обчислення виконані на ПЕОМ і визначені величини амплітуд і початкових фаз гармонічних складових вихідної напруги ТРН і струму, який споживає активне навантаження, в залежності від кута керування силовими тиристорами.
Розділ 3. “Теоретичні і експериментальні дослідження енергетичних характеристик інфрачервоних ламп при живленні від ТРН”
Наведена методика та результати досліджень енергетичних характеристик інфрачервоних ламп розжарення при живленні несинусоїдальною напругою.
В загальному випадку момент подачі напруги живлення на інфрачервону лампу розжарення від ТРН визначається кутом керування силового тиристора конкретної фази.
Для розробки способу ефективного обмеження пускових струмів інфрачервоних ламп в момент ввімкнення, які негативно впливають на термін їх роботи, були досліджені залежності величини пускових струмів від кута вмикання по відношенню до нульового значення синусоїдальної напруги живлення.
Всі методи розрахунку температурного режиму тіл розжарення витікають з рівняння балансу енергії лампи, яке у диференціальній формі набуває вигляду
, (9)
де T - температура тіла розжарення, К;
C(T) -теплоємність тіла розжарення, Дж/К;
- сумарна енергетична світимість тіла розжарення лампи, Вт/К-4;
T0 - температура оточуючого середовища, К (прийнятo Т0 = 293 К);
RTk - температурний опір електродів та гачків, Вт/К;
ТЕ - температура в місці закріплення електрода в корпусі лампи, К;
u(t) - миттєве значення напруги на активному опорі тіла розжарення, В;
R(T) - електричний опір тіла розжарeння, Ом.
Якщо скористатися параметрами лампи типу ИКЗК 215-225-250 і параметрами реальної мережі одержимо систему диференціальних рівнянь у вигляді
; (10)
,
де і - миттєве значення струму, А;
m = 1,914·10 -4 кг - маса тіла розжарення;
с(Т) - питома теплоємність вольфраму, Дж/кг·К;
d = 8,8·10 -5 м - діаметр тіла розжарення;
l = 1,875 м - довжина тіла розжарення;
de = 0,82 - коефіцієнт, що враховує форму тіла розжарeння;
(Т) - інтегральна випромінювальна властивість вольфраму ;
0 = 5,7·10 -8 Вт/(м2·К4) - константа випромінювання абсолютно чорного тіла;
R(T) - електричний опір тіла розжарeння лампи ИКЗК 215-225-250, Ом;
T0 - температура оточуючого середовища (T0 = 293 К);
RTk = (l1/ k1·1·s1 + l2/ k2·2·s2)
- сумарний температурний опір гачків та електродів, К/Вт;
l, k, , s - відповідно довжина, кількість, питома теплопровідність і переріз гачків та електродів (у розрахунках прийнято RTk = 0,04 К/Вт).
В результаті розрахунків зроблено висновок, що максимальні пускові струми виникають при значеннях початкової фази вмикання (3/4 < </4). Вмикання ламп в момент часу, коли миттєве значення прикладеної напруги близьке до нуля, є найбільш ефективним способом зменшення ударних пускових струмів при фазовому управлінні силовими тиристорами. Експериментальна перевірка одержаних розрахункових значень пускових струмів ламп типу ИКЗК 215-225-250 проводилась на спеціально розробленому пристрої для вмикання навантаження на задане миттєве значення синусоїдальної напруги (а.с. СРСР № 1309295) і підтвердила правильність розрахунків.
З рівняння (9) за умови, що dT/dt = 0, можна отримати статичну ВАХ у параметричній формі
; (11)
, (12)
де U, I - діючі значення струму і напруги лампи.
Порівняння отриманих експериментально і розрахованих за системою рівнянь (10) статичних ВАХ показало їх високу відповідність в діапазоні напруг живлення від 0,2Uн до Uн
В роботі наведені результати досліджень енергетичних характеристик інфрачервоних ламп розжарення при зміні напруги живлення від ТРН: спектральних характеристик, пульсацій світлового потоку, теплових потоків у порівнянні з аналогічними характеристиками при живленні синусоїдальною напругою.
Дослідженнями встановлено, що максимум спектральної інтенсивності випромінювання при зміні напруги живлення від 220 В до 60 В зміщується відповідно від = 1,2 мкм до = 1,5 мкм.
Енергетичні параметри інфрачервоних ламп при живленні від ТРН з фазовим керування і синусоїдальною напругою, практично однакові, за винятком величини пульсації світлового потоку, яка при живленні від ТРН (кут управління = 90о, Uд = 161 В) складає 4,5% (максимальне значення). Пульсація світлового потоку, при живленні інфрачервоних ламп синусоїдальною напругою такої ж величини, не перевищувала 2,5%.
Проведені експериментальні дослідження гармонічного складу вихідної напруги і струму ТРН при живленні навантаження з інфрачервоними лампами показали, що розроблена математична модель в цілому відображає електромагнітні процеси, які мають місце в системі “ТРН - інфрачервоні лампи розжарювання” і дозволяють визначати гармонічний склад аналітично.
Розділ 4. “Виробнича перевірка і техніко-економічна оцінка автоматизованої установки для інфрачервоного обігріву молодняку тварин і птиці”.
Сформульовані вимоги і розроблена принципова електрична схема ТРН з регулятором температури. Приведені основні параметри розробленого пристрою.
Основними вимогами, що ставляться до ТРН є: оптимізація гармонічного складу вихідної напруги; обмеження рівня напруги живлення до значення не більше номінального; наявність спеціального пристрою плавного підвищення напруги (на протязі 3...5 с.) при вмиканні інфрачервоних ламп з метою зменшення пускових струмів і зниження стресових впливів на тварин.
Виробничі випробовування розробленого пристрою проводились в складі з інфрачервоною опромінюючою установкою типу “Луч-2”. Для перевірки достовірності одержаних результатів було виготовлено два дослідних зразка ТРН для регулювання теплових потоків інфрачервоних ламп. Перед постановкою на серійне виробництво дослідні зразки проходили Державні випробування на Північно-Кавказькій МIС. Випробування проводились за “Програмою і методикою державних випробувань установок для інфрачервоного і ультрафіолетового опромінення сільськогосподарських тварин і птиці”, затвердженою Держсільгосптехнікою.
Дослідні зразки проходили випробування на птахофабриці “Ювілейна” Кагальницького району Ростовської області при обігріві і опроміненні каченят. Проведені випробування підтвердили високі техніко-економічні показники. За період випробувань дослідним зразком установки зекономлено 20368 кВтгод. електроенергії при однакових зоотехнічних показниках утримання і вирощування молодняку качок. За результатами випробувань налагоджено серійне виробництво установок “Луч-2” різних модифікацій з розробленим пристроєм на заводі технологічного обладнання (м. Сороки, Молдова) в 1984 р. Загальний випуск на протязі 1984 - 1990 рр. склав понад 5000 установок. Річний економічний ефект від застосування однієї установки склав 1680 крб. в цінах 1990 року.
ВИСНОВКИ
Приведені узагальнені висновки за результатами досліджень.
Аналіз сучасних освітлювальних і опромінюючих установок з ТРН, які використовуються в сільськогосподарському виробництві, показав, що поряд з деякими перевагами таких пристроїв, вони не забезпечують вимог енергозберігаючих технологій, в першу чергу підвищення ККД, зниження споживання електричної енергії, повної автоматизації процесу ІЧ обігріву тварин і птиці.
Встановлено, що розробка енергозберігаючих технологій процесу локального обігріву сільськогосподарських тварин, повинна вестись з урахуванням особливостей дії короткохвильового ІЧ випромінювання на живі організми.
Визначення основних якісних ознак і енергетичних зв'язків системи “біологічний об'єкт - технічні пристрої - середовище” забезпечує можливість обгрунтування і визначення критеріїв ефективності використання ІЧ локального обігріву.
Запропоновано новий метод аналізу гармонічних і симетричних складових спектру вихідної напруги ТРН, який підвищує ефективність досліджень широкого кола трифазних тиристорних регуляторів напруги.
Визначена залежність складу і симетрії гармонічного спектру від кутів керування силовими тиристорами і від симетрії напруг живлення, аналіз якої дозволив розробити алгоритми керування і схемотехнічні рішення для регулювання щільності теплових потоків ІЧ випромінювачів.
Базуючись на результатах досліджень, можна стверджувати, що в трифазних системах з нульовим проводом на відміну від симетричного режиму живлення, який достатньо досліджений, при несиметрії напруги живлення або несиметрії кутів керування силовими тиристорами в нульовому проводі з'являються нульові складові струмів всього гармонічного спектру, включаючи першу (основну) гармонічну складову. Максимальне значення струму в нульовому проводі має гармонічна складова (150 Гц) при куті керування 90 ел. градусів, що необхідно враховувати при виборі перерізу нульового провода та розрахунку загороджуючих фільтрів.
На основі проведеного аналізу впливу способів керування тиристорним регулятором напруги на характер гармонічного складу вихідних напруг, розроблено ТРН з одноканальним керуванням, який у порівнянні з відомими регуляторами має кращу електромагнітну сумісність з іншими споживачами електроенергії. Конструкція ТРН відрізняється простотою, кращими ніж у аналогів масо-габаритними показниками і захищена авторськими свідоцтвами СРСР № 913555 і № 1035771.
Розроблена методика і одержані аналітичні залежності для визначення мінімальної величини пускових струмів інфрачервоних ламп розжарення, які живляться від ТРН, в залежності від початкових фаз вмикання. Це забезпечило можливість створення пристрою для експериментального визначення пускових струмів ламп розжарення, які живляться від ТРН, в залежності від кута вмикання. Пристрій захищений авторським свідоцтвом СРСР № 1399295.
Експериментально встановлено, що положення максимуму спектральної інтенсивності випромінювання інфрачервоних ламп типу ИКЗК 215-220-250 при зниженні напруги живлення від 220 В до 60 В зміщується від = 1,2 мкм до = 1,5 мкм. На основі цих досліджень запропоновано регулювання теплового потоку інфрачервоних ламп шляхом зміни напруги їх живлення за допомогою ТРН при незмінній мінімально допустимій висоті підвісу опромінювачів. Такий спосіб регулювання дав змогу підвищити ККД інфрачервоних опромінювачів в 1,5...2 рази, знизити споживання електричної енергії на 10...25 %, автоматизувати процес в залежності від температури повітря у тваринницьких приміщеннях, віку і породи тварин і птиці.
Розроблений тиристорний регулятор, в якому поєднано функції регулятора температури, обмежувача напруги живлення і обмежувача пускових струмів інфрачервоних ламп, і який забезпечує ефективну роботу установок для обігріву тварин в енергозберігаючих режимах.
Виробничі випробування розробленого тиристорного регулятора у складі комплекту устаткування модернізованої установки “Луч-2” для інфрачервоного і ультрафіолетового опромінення молодняку тварин були проведені на Північно-Кавказькій МIС. За результатами випробувань налагоджено серійне виробництво установок “Луч-2” різних модифікацій з розробленим пристроєм на заводі технологічного обладнання (м. Сороки, Молдова) в 1984 р. Річний економічний ефект від застосування однієї установки склав 1680 крб. в цінах 1990 року.
СПИСОК ОПУБЛIКОВАНИХ ПРАЦЬ
Олейник П.В. О неравномерности плотности теплового потока ламп типа ИКЗК-220-250 // Светотехника. - 1983. - № 8. - С. 13 - 14.
Дмитренко Л.П., Олейник П.В. Тиристорный регулятор температуры для управления инфракрасными лампами // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 1984. - № 5. - С. 30 - 33. (Розробка принципіальної схеми, проведення експериментальних досліджень).
Олейник П.В., Мацера Б.С. Применение числового метода гармонического анализа несинусоидальных электрических величин при исследовании энергетических параметров установок микроклимата с помощью ЭВМ // Исследование и конструирование машин для животноводства и кормопроизводства: Сборник науч. тр. / Всесоюзн. науч.-исслед. констр.-технол. ин-т по машинам для комплексной механизации и автоматизации животноводческих ферм. - К., 1984. - Выпуск 9. - С. 68 - 71. (Розробка математичної моделі, методики досліджень, проведення експериментальних досліджень).
Олейник П.В. Исследование пусковых характеристик инфракрасных ламп, применяемых при обогреве животных // Исследование и конструирование машин для животноводства и кормопроизводства: Сборник науч. тр. / Всесоюзн. науч.-исслед. констр.-технол. ин-т по машинам для комплексной механизации и автоматизации животноводческих ферм. - К., 1986. - Выпуск 11. - С. 53 - 57.
Олійник П.В. Електротехнологічна установка інфрачервоного опромінення сільськогосподарських тварин з тиристорним регулятором напруги / Питання електрифікації сільського господарства (50 років - ювілейний випуск): Зб. наук. пр. / Харківський державний технічний університет сільського господарства. - Харків, 1998. - С. 140 - 141.
Квицинський А.О., Олійник П.В. Перехідні процеси при вмиканні інфрачервоних ламп розжарювання // Придніпровський науковий вісник. Технічні науки. - 1998. - № 129 (196). - С. 53 - 58. (Розробка методики і проведення експериментальних досліджень).
Квицинський А.О., Олійник П.В. Енергозберігаючі режими роботи для інфрачервоного опромінювання тварин // Механізація сільськогосподарського виробництва: Зб. наук. пр. - Том VI. - К.: НАУ, 1999.- С. 262 - 267. (Обгрунтування напрямку теоретичних досліджень .та проведення експериментальних досліджень).
Квицинський А.О., Олійник П.В. Впровадження електротехнологій у сільськогосподарське виробництво - шлях до енергозбереження // Механізація сільськогосподарського виробництва: Зб. наук. пр. - Том VIІ. - К.: НАУ, 2000.- С. 170 - 177. (Розробка методики і проведення експериментальних досліджень).
Олійник П.В., Квицинський А.О. Спектр напруги живлення і струму навантаження інфрачервоних ламп при живленні від ТРН. // Ефективність та якість електропостачання промислових підприємств: Зб. праць IV Міжнародної наукової конференції PQ 2000. - Маріуполь: ПДТУ, 2000. - С. 53 - 56. (Розробка математичної моделі та проведення експериментальних досліджень).
А.с. 789652 СССР, МКИ H 02P 13/18. Трехфазный регулятор напряжения
/ Дмитренко Л.П., Олейник П.В. (СССР). - № 2631378/24-07; Заяв. 14.06.78; Опубл.23.12.80, Бюл. № 47.
А.с. 913555 СССР, МКИ H 02P 13/18. Регулятор трехфазного напряжения
/ Дмитренко Л.П., Олейник П.В. (СССР). - № 2848552/24-07; Заяв. 11.12.79; Опубл.15.03.82, Бюл. № 10.
А.с. 1020957 А СССР, МКИ H 02P 13/16; H 02М 5/257. Тиристорный регулятор напряжения / Дмитренко Л.П., Олейник П.В. (СССР). - № 3300396/24-07; Заяв. 10.06.81; Опубл.30.05.83, Бюл. № 20.
А.с. 1035771 А СССР, МКИ H 02P 13/16. Регулятор трехфазного напряжения / Дмитренко Л.П., Олейник П.В. (СССР). - № 3306932/24-07; Заяв. 25.06.81; Опубл.15.08.83, Бюл. № 30.
А.с. 1309295 А1 СССР, МКИ H 03К 17/22. Устройство для включения нагрузки на заданное мгновенное значение синусоидального напряжения / Олейник П.В. (СССР). - № 3948477/24-21; Заяв. 02.09.85; Опубл.07.05.87, Бюл. № 17.
Олейник П.В. Перспективы применения тиристорных регуляторов для систем микроклимата в животноводческих помещениях. В кн. Вопросы механизации и электрификации сельского хозяйства (Минск, 24 сентября - 2 октября 1981 г.) Тезисы докладов Всесоюзной школы молодых ученых и специалистов. М: ВАСХНИЛ, 1981, C. 182 - 184.
Олейник П.В. Применение тиристорных регуляторов напряжения для питания установок инфракрасного обогрева животных. В кн. Механизация и электрификация производственных процессов в сельском хозяйстве ( УНИИМЭСХ, 27-29 сентября 1982 г.) Тезисы докладов Республиканской научнотехнической конференции молодых ученых. Киев,УНИИМЕСХ, 1982, С. 162 - 164.
Олійник П.В. Енергозберігаючі режими роботи установок інфрачервоного локального обігріву сільськогосподарських тварин. Рукописна дисертація на здобуття вченого ступеню кандидата технічних наук за спеціальністю 05.20.02 - Застосування електротехнологій у сільськогосподарському виробництві. Національний аграрний університет, 2000 р.
Містить результати теоретичних і експериментальних досліджень енергозберігаючих режимів роботи установок інфрaчервоного обігріву молодняку тварин з тиристорними регуляторами напруги. Обгрунтовані переваги короткохвильового інфрачервоного випромінювання при локальному обігріві за допомогою інфрaчервоних ламп розжарення. На підставі одержаних залежностей розраховані енергозберігаючі режими роботи таких установок. Здійснена реалізація результатів досліджень в комплекті технологічного обладнання, який впроваджено у виробництво.
Ключові слова: інфрaчервоний локальний обігрів; енергозберігаючі режими; інфрaчервоні лампи; тиристорні регулятори напруги.
Олейник П.В. Энергосберегающие режимы роботы установок инфрaкрасного локального обогрева сельскохозяйственных животных. Рукописная диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.20.02 - Применение электротехнологий в сельскохозяйственном производстве. Национальный аграрный университет, 2000 г.
Диссертация посвящена вопросам локального обогрева молодняка животных источниками коротковолнового инфрaкрасного излучения. Содержит результаты теоретических исследований действия коротковолнового инфрaкрасного излучения на организм животных при изменении напряжения питания источников излучения. Произведена оценка мощности потока энергии, поступающая путем излучения к телу животного с учетом спектров пропускания и отражения кожи и подкожных тканей животных. Разработана математическая модель в виде дифференциальных уравнений, описывающих спектральную плотность электромагнитного излучения при различных температурах тела накала, которая проникает через покровы тела животного. Получены их решения, созданы алгоритмы и программа расчета на ПЭВМ, которые позволяют получать расчетные значения излучательной мощности источника инфрaкрасного излучения, проникающей в глубокие подкожные ткани тела животных. Исследовано, что наиболее существенно на излучательную мощность лампы ИКЗК 215-225-250 влияет температура тела накала. Для его изменения можно применять различные способы, наиболее эффективным из которых является способ изменения напряжения питания источника инфрaкрасного излучения при минимально возможной высоте подвеса. Определено теоретическое значение квазиэндогенного КПД облучательных установок с инфрaкрасными лампами типа ИКЗК 215-225-250 при различных температурах тела накала, максимальное значение которого составляет 6...8 % при температурах тела накала 2800...3200 К. используя параметрическое уравнение для статичной вольт-амперной характеристики вольфрамового тела накала лампы типа ИКЗК 215-225-250 определен закон регулирования действующего значения напряжения питания инфрaкрасного излучателя в зависимости от температуры в помещения для содержания животных. На основании полученных зависимостей рассчитаны энергосберегающие режимы роботы установок локального обогрева животных.
Проведены теоретические исследования спектрального состава, симметричных составляющих напряжения питания и тока нагрузки с инфрaкрасными лампами при питании от ТРН. Определены коэффициенты ряда Фурье для первой и высших гармоник выходного напряжения и потребляемого тока ТРН, питающего активную нагрузку. Создана программа расчета на ПЭВМ, которая позволяют получать расчетные значения амплитуд и начальных фаз гармонических составляющих выходного напряжения и потребляемого тока активной нагрузки в зависимости от угла управления силовыми тиристорами.
Приведена методика и результаты теоретических и экспериментальных исследований энергетических характеристик инфрaкрасных ламп накаливания при питании несиснусоидальным напряжением. Исследованы зависимости пусковых токов таких ламп в момент включения от угла включения по отношению до нулевого значения синусоидального напряжения питания. Разработаны эффективные способы ограничения пусковых токов инфрaкрасных ламп накаливания. Осуществлена реализация результатов исследований в комплекте технологического оборудования, который рекомендован в производство.
Ключевые слова: инфрaкрасный локальный обогрев; энергосберегающие режимы; инфрaкрасные лампы; тиристорные регуляторы напряжения, гармонический состав тока и напряжения.
Оlejnіk P.V. Energy-savіng operatіon of the іnfra-red local heatіng іnstallatіons for farm anіmals. Dіssertatіon for candіdate's degree іn engіneerіng scіence on 05.20.02 specіalіty - The applіcatіon of the electrіcal technologіes іn agrіcultural produtіon. Natіonal Agrarіan Unіversіty, 2000.
The results of the theoretіcal and experіmental іnvestіgatіons of energy-savіng operatіon of the іnfra-red local heatіng іnstallatіons for farm anіmals wіth SCR regular of voltage are gіven. The advantage of short-wave іnfra-red radіatіon wіth іnfra-red lamps has been substantіated. On the basіs of the results obtaіned the energy-savіng modes of these іnstallatіons have been determіned. The realіzatіon of results of researches іn a complete set of the process equіpment іs carrіed out whіch іs recommended іn manufacture.
Key words: іnfra-red local heatіng; energy-savіng operatіon; іnfra-red lamps; SCR regulators of voltage.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Пошкодження і ненормальні режими роботи трансформаторів. Види і призначення автоматичних пристроїв. Струмові захисти трансформаторів. Подовжній диференціальний струмовий захист трансформатора. Відключення трансформаторів від пристроїв релейного захисту.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 24.02.2009Принцип дії та порядок роботи стандарту частоти Ч1-50, частотного компаратора Ч7-12, синтезатора частоти Ч6-31, вольтметра В3-41 та частотоміра Ч3-34. Аналіз методики метрологічної перевірки частотомірів, який виявився придатним для застосування.
лабораторная работа [335,2 K], добавлен 27.12.2012Аналіз конструктивних особливостей та технологічної послідовності виготовлення лавки. Вивчення прийомів роботи на верстатах. Розробка ескізу, підбір матеріалу та обладнання. Складення техніко-технологічної документації. Економічне обґрунтування проекту.
курсовая работа [908,3 K], добавлен 20.03.2014Використання різних завантажувальних пристроїв. Функції захвату в автоматичних системах живлення вібробункерів. Робота вібробункера при зміні, підведеної до котушки вібратора напруги. Вплив матеріалу деталі та ваги на швидкість її вібротранспортування.
лабораторная работа [112,8 K], добавлен 14.04.2011Побудова механічної характеристики робочої машини. Визначення режиму роботи та потужності електродвигуна. Розрахунок тривалості пуску та часу нагрівання електродвигуна. Вибір апаратури керування і захисту, комплектних пристроїв. Заходи з охорони праці.
курсовая работа [95,5 K], добавлен 28.10.2014Основні типи та відмінності приймальних пристроїв машин для виробництва хімічних волокон і ниток: намотувальні і укладальні. Принцип установки бобінотримача. Характеристика роботи веретен, механізмів розкладки, пристроїв для укладки джгута в контейнер.
реферат [6,5 M], добавлен 21.12.2011Призначення та принцип роботи металевих рекуператорів, загальні умови їх надійної роботи та основні складові. Вимоги до якості чавунних, сталевих радіаційних і комбінованих, трубчастих конвективних рекуператорів, їх відмінні риси та особливості.
реферат [6,7 M], добавлен 26.09.2009Розрахунки турбокомпресора та компресора: обґрунтування вибору та параметрів роботи прилада. Визначення показників вхідного пристрою, обертового прямуючого апарата, робочого колеса компресора, лопаточного та безлопаточного дифузора, збірного равлика.
курсовая работа [126,2 K], добавлен 06.01.2011Загальна характеристика, опис аналога та прототипу, призначення, ознаки, конструкція, галузі застосування та принципи роботи газоструминного млина. Ознаки та особливості роботи газоструминних протитечійних млинів, рекомендації щодо їх вдосконалення.
краткое изложение [495,7 K], добавлен 22.12.2010Вивчення конструкції і принципу дії витратоміра змінного перепаду тиску та тахометричного турбінного лічильника кількості води. Особливості роботи та точності виміру витрат ультразвуковим портативним витратоміром – лічильником рідини марки "Взлет – ПР".
лабораторная работа [1,1 M], добавлен 29.10.2010Аналіз роботи механізму та обґрунтування призначення посадок. Характеристика і приклади використання посадок з зазором, перехідних, з натягом. Розрахунок калібрів для контролю гладких циліндричних виробів. Вибір посадок для шпонкових, шліцьових з'єднань.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 24.09.2011Конструкція, кінематика, технічні характеристики екскаватора ЕКГ–10I. Обґрунтування і вибір системи електропривода, розрахунок її потужності. Розрахунок регуляторів аналогової системи керування. Моделювання динамічних режимів роботи привода на ЕОМ.
дипломная работа [5,6 M], добавлен 18.06.2015Вивчення роботи, технічного обслуговування та характеристик паливопідкачувального насосу низького тиску як елемента системи живлення дизельних двигунів. Розгляд основних несправностей та ремонт елементів. Організація робочого місця, охорона праці.
лабораторная работа [591,9 K], добавлен 21.04.2015Принцип роботи системи. Побудова перехідних характеристик двигуна. Рішення диференціальних рівнянь для нього. Передавальні функції замкненої та розімкненої системи. Визначення її стійкості по амплітуді і фазі за допомогою критеріїв Гурвіца і Найквіста.
курсовая работа [595,0 K], добавлен 28.03.2015Основні вимоги до змісту та оформлення курсової роботи з автоматизації виробництва, її розділи. Вибір типу виробництва і розрахунок виробничої програми по місяцях і кварталах. Розрахунок основних параметрів потокової лінії. Формування кошторису затрат.
методичка [72,8 K], добавлен 16.01.2011Опис роботи гіпсоварильного котла, призначеного для дегідратації двоводного гіпсу. Технологічні параметри і режим роботи установки. Реакція одержання будівельного гіпсу; рівняння теплового балансу процесу горіння. Аеродинамічний розрахунок мультициклонів.
курсовая работа [114,0 K], добавлен 20.11.2012Ознайомлення з принципом роботи цифрового годинника. Розрахунок схеми електричної принципової і розрахунок основних характеристик виробничого процесу і собівартості цифрового годинника. Виготовлення макетного зразка друкарської платні, розводка і збірка.
курсовая работа [230,2 K], добавлен 26.04.2009Призначення механічного цеху, склад його дільниць і відділень. Характеристика його виробничої програми. Обгрунтування методу організації виробництва. Технологічний процес і техніко-економічні показники роботи цеху. Вибір технологічного устаткування.
курсовая работа [124,9 K], добавлен 27.02.2012Вимоги до продуктів, що надходять до випарної установки і виходять з неї. Фізичні основи процесу випарювання, регулювання роботи установки. Розрахунок концентрації розчину. Техніко-економічні показники роботи апарата, правила його безпечної експлуатації.
курсовая работа [144,5 K], добавлен 30.04.2011Виробнича програма термічної ділянки, аналіз умов роботи різального інструменту. Визначення дійсного річного фонду часу роботи устаткування. Порівняння технологічних властивостей швидкорізальних сталей, а також безвольфрамових швидкорізальних сталей.
дипломная работа [1,1 M], добавлен 06.04.2015
