CC BY
32
3. Сумма солнечной радиации на горизонтальную поверхность за 22-летний период (широта - 54, долгота-55) (метеоданные https://data.nasa.gov)
Месяц 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
Солнечная радиация 43,09 67,76 120,28 147,0 163,99 160,5 169,57 132,06 100,2 63,24 48,6 43,4
4. Среднемесячная температура (широта - 54, долгота-55) (метеоданные https://data.nasa.gov)
Месяц 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12
Температура, °С 12,1 11,5 4,3 +5,9 +13,5 +17,7 +20 +18,2 +11,9 +4,6 2,9 10
— псэо соответствует среднемесячному КПД солнечного модуля псм и принимается равным его максимальному значению по таблице 2, равным П = 7,12%.
■сэо '
В реальных условиях следует учитывать изменения КПД от нагрузки потребителя за период Д/, т.е.
п = Э/Э = Ы(/)Д / N (/) Д
•см под 4 / ' под 4 7
(3)
При г =0,92; ^зап=0,953; Пдэ = 0,9; ПдМ = №
^ =0,1021 м2.
см
а = псэо /120 = 7,12 /120 = 0,059 1/град; Кв = 1- а ■ (Т-То) = 1 - 0,059 -[(273° + 20°С) -(273°+25°С)] = 1,295.
Тогда удельный энергетический потенциал электроэнергии, вырабатываемый СМ в июле, составит: Э =169,57-0,1021 0,92-0,0712-0,953-1,295-0,97-
техн л ' ' ' ' ' ' '
0,9 = 1,22 кВт-ч/м2.
Таким образом,7,05% энергетического потенциала солнечной радиации используется полезно в одном фотоэлектрическом модуле ВСТ 10 — 12 при приведении всех расчётов на 1 м2 полезной площади модуля. Выводы
1. Удельный энергетический потенциал электроэнергии, вырабатываемой солнечной микроэлектростанцией с фотоэлектрическим модулем ВСТ-10 — 12 в июле в условиях г. Уфа, составляет 1,22 кВт-ч/м2.
2. Внедрение солнечных микроэлектростанций на базе фотоэлектрических модулей с установкой их на крышах жилых домов и административных зданий целесообразно в различных широтах местности для надёжного электроснабжения децентрализованных потребителей.
3. Создание солнечных микроэлектростанций открывает реальную возможность для решения глобальной проблемы в области электроэнергетики и экологии для изолированных зон.
Литература
1. Российские технологические платформы в области энергоэффективности и использования возобновляемых источников энергии. М., 2011.
2. Андрианова Л. П., Рашитов А. Р. Российские перспективные технологии ветровой и солнечной энергетики // Новые задачи технических наук и пути их решения: сб. стат. междунар. науч. - практич. конф. Пермь: НИЦ АЭТЕРНА. № 11. В 3-х частях. Ч. 2. С. 51 — 53.
3. Андрианова Л. П., Рашитов А. Р. Российские технологические платформы в области энергоэффективности и использования возобновляемых источников энергии // Новые задачи технических наук и пути их решения: сб. ст. междунар. науч. - практич. конф. Пермь: НИЦ АЭТЕРНА. № 11. В 3-х част. Ч. 2. С. 53 — 56.
4. Андрианова Л. П., Усманова А. Е. Солнечные энергетические установки с повышенной энергетической эффективностью // Актуальные проблемы энергообеспечения предприятий: матер. междунар. науч. - практ. конф., проводимой в рамках XIV Российского энергетического форума. Уфа: Башкирский ГАУ, 2014. С. 18 — 23.
5. Андрианова Л. П., Тукбаева А. Е. Повышение эффективности солнечной электростанции // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2010. № 3. С. 25 — 26.
6. Пат. на полезную модель № 94379 Солнечная электростанция / Л. П. Андрианова [и др.]. № 2010103657/22; заявл. 03.02.10; опубл. 20.05.10; Бюл. № 14. 2 с.
Экспериментальное исследование бесперебойности электроснабжения сельских потребителей с применением альтернативных источников электроэнергии1
В.И. Чиндяскин, к.т.н., А.Ф.Абдюкаева, к.т.н., Е.Ф. Кис-лова, ст. преподаватель, ЕВ. Большаков, инженер, ФГБОУ ВО Оренбургский ГАУ
Бесперебойное электроснабжение крупных животноводческих и свиноводческих комплексов,
птичников и других предприятий АПК должно быть обеспечено в соответствии с «Правилами устройства электроустановок». Однако это не всегда удаётся. Износ линий электропередач, построенных в 70-е годы прошлого века, и соответственно установленного электрооборудования, по статис-
1 Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ и министерства образования Оренбургской области. Решение бюро сове-
та РФФИ, протокол № 4(216) от 17.04.2019 г.
тическим данным составляет около 60% [1 — 6]. Обеспечить непрерывность электроснабжения сельских потребителей в таких условиях эксплуатации практически невозможно. Проведённые ранее исследования переходных процессов [7 — 11] указывают одну из основных причин отключения линий электропередач, но есть и много других причин, нарушающих бесперебойность электроснабжения потребителей. Поэтому поиск новых теоретических решений и разработка практических рекомендаций по обеспечению бесперебойности электроснабжения сельских потребителей с применением альтернативных источников электроэнергии являются актуальной проблемой.
Цель работы - экспериментальное исследование характеристик тока, напряжения, числа и продолжительности отключений потребителей с применением альтернативных источников электроэнергии на экспериментальной установке.
Материал и методы исследования. Моделирование режимов работы экспериментальной установки осуществляется по авторским решениям на стенде (рис. 1), собранном на кафедре электроснабжения сельского хозяйства Оренбургского ГАУ.
Экспериментальная установка позволяет исследовать бесперебойность электроснабжения потребителей как с подключением альтернативных источников электроэнергии к централизованной сети, так и без неё.
Обеспечение бесперебойности электроснабжения потребителей осуществляется также и для условий параллельной работы альтернативных источников электроэнергии с централизованной электрической сетью [12, 13].
Схема работы экспериментальной установки по бесперебойности электроснабжения с применением альтернативных источников электроэнергии совместно с централизованной электрической сетью представлена на рисунке 2. Перечень и технические характеристики оборудования представлены в таблице.
Измерение и запись параметров работы экспериментальной установки осуществляется с помощью USB-осциллографа АКИП 72204А.
Методика его работы предусматривает:
1) подключение осциллографа к компьютеру в соответствии с рисунком 3;
2) установление требуемого режима работы USB-осциллографа.
Программное обеспечение осциллографа АКИП может работать в трёх режимах: режим осциллографа, режим отображения спектра и режим послесвечения. Режим необходимо выбрать кнопками на Capture Setup Toolbar/Панели инструментов захвата.
Методика проведения экспериментов требует выполнения определённых действий.
♦ На отключённом от сети электропитания стенде необходимо соединить гнезда защитного
Рис. 1 - Моделирование бесперебойности электроснабжения сельских потребителей на экспериментальной установке
заземления «©» устройств, используемых в эксперименте, с гнездом «РЕ» однофазного источника питания G1. Соединить аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений.
♦ Включить автоматический выключатель и устройство защитного отключения (УЗО) источника G1, включить автоматический выключатель аккумуляторной батареи G3.
♦ Вращая регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 по его вольтметру, установить напряжение 220 В.
♦ Включить выключатель А2.
♦ Нажать кнопку ВКЛ/ВЫКЛ блока АЗ, при этом должен загореться экран САП.
Перечень оборудования
Обозначение Наименование Тип Параметры
G1 однофазный источник питания 218.5 220 В, 6 А
G2 инвертор 3376 220 В, 1,3 кВт
G3 аккумуляторная батарея 398.4 60 Ач, 12 В
А1 автотрансформатор 318.3 0 - 250В, 2 кВА
А2 однофазный выключатель 2304 220 В, 10 А
АЗ блок системы автоматического пуска электро станций 3382 220 В, 3,5 кВт
А4 блок нагрузки (масляный обогреватель) 1464 220 В, трехступенчатый, 400/600/1000 Вт
Ml однофазный асинхронный двигатель 220 В, 1,1 кВт, 3000 об/мин
G4 инверторный генератор 220 В, 50 Гц, 1,0 кВт
Рис. 2 - Схема стенда по исследованию бесперебойности электроснабжения потребителей
♦ С помощью кнопок УСТАВКА и ВЫБОР блока АЗ ввести следующие данные:
— Сеть -> Время Появления -> 5 секунд;
— Генератор -> Время Появления -> 5 секунд;
— Генератор -> Время Отсутствия -> 5 секунд;
— Генератор Время ПровСтарта -> 5 секунд;
— Генератор -> Время Прогрева 5 секунд;
— Генератор -> Время Остывания -> 5 секунд;
Рис. 3 - Подключение USB-осциллографа АКИП к компьютеру: 1 - USB-осциллограф АКИП; 2 - USB-порт осциллографа АКИП; 3 - кабель USB; 4 - персональный компьютер (ноутбук); 5 - USB порт персонального компьютера (ноутбука)
— Генератор -> Время ПровОстан -> 5 секунд;
— АКБ Нижн. Порог АКБ -> 2 В;
— АКБ Верхн. Порог АКБ -> 5 В;
— Режим работы -> Автоматический.
♦ Переключатель инвертора G2 перевести в положение ВКЛ. Если аккумуляторная батарея разряжена, будет издаваться звуковой сигнал.
♦ С помощью кнопок ЗАРЯД и СТАРТ инвертора G2 ввести данные аккумуляторной батареи G3:
— Параметры АКБ -> Ёмкость АКБ -> 0050 на 12В;
— Параметры АКБ -> Ток Заряда нач -> 0, ЗС;
— Параметры АКБ -> иакб Старт Заряд -> 12,5В;
— Параметры АКБ -> иакбПоддержЗаряд ->13,6В;
— Параметры АКБ -> иакб Конец Заряд -> 14,5В;
— Сеть, ЭнергЭконом -> МаксМощностьСети -> 1000 Вт или 1 кВт;
— Сеть, ЭнергЭконом -> Управление сетью/ Генерация -> Трансляция+Заряд;
— Генерация МАП -> ПодкачкаСети Pmax Hybrid -> Выключено.
— Перевести регулировочную рукоятку масляного обогревателя в положение МАХ.
— Перевести переключатель масляного обогревателя в положение I.
— Измерить значения напряжения сети U, мощности нагрузки Р и напряжение аккумуляторной батареи Uak6.
— Отключить выключатель блока А2 и через непродолжительный интервал времени 5 с включить его вновь и сразу же измерить значения напряжения сети U и мощности Р нагрузки, напряжение аккумуляторной батареи иакб.
— С интервалом 10 с измерить значения напряжения сети U, мощности Р нагрузки и напряжения аккумуляторной батареи Uak6
Во время проведения эксперимента возможен запуск генератора, если долго была отключена сеть и напряжение аккумуляторной батареи стало меньше значения, заданного параметром Акб Старт Заряд.
♦ По завершении эксперимента установить регулировочную рукоятку масляного обогревателя в положение MIN, переключатель масляного обогревателя в положение 0. Отключить выключатель АВТОМАТ ЗАЩИТЫ инвертора G2, переключатель перевести в положение ВЫКЛ. Установить
Рис. 4 - Эксперимент № 1:
осциллограмма тока (1) и напряжения (2) при параллельной работе экспериментальной установки с централизованной электрической сетью
Рис. 5 - Эксперимент № 2:
осциллограмма тока (1) и напряжения (2) в момент отключения централизованной электрической сети и переход на питание потребителя от аккумуляторной батареи через инвертор
регулировочную рукоятку автотрансформатора А1 • Используя возможности ^В-осциллогра-
в крайнее против часовой стрелки положение. От- фа, необходимо проанализировать полученные ключить автоматический выключатель источника осциллограммы тока и напряжения. Определить G1. по ним также число и длительность отключений
потребителей.
Рис. 6 - Эксперимент № 3:
осциллограмма тока (1) и напряжения (2) в момент подключения генератора для питания потребителя и подзарядки аккумулятора
Рис. 7 - Эксперимент № 4:
осциллограмма тока (1) и напряжения (2) при автономной работе альтернативных источников электроэнергии
• Для разных режимов работы эксперимен- Результаты экспериментального исследования.
тальной установки возможно более широкое Эксперимент № 1. Параллельная работа экс-
использование цифровых технологий в системе периментальной установки с централизованной
управления [14]. электрической сетью.
Рис. 8 - Эксперимент № 5:
осциллограмма тока (1) и напряжения (2) в момент отключения нагрузки при автономной работе альтернативных источников
Эксперимент № 2. Отключение централизованной электрической сети и переход на питание потребителя от аккумуляторной батареи через инвертор.
Эксперимент № 3. Подключение генератора для питания потребителя и подзарядки аккумулятора.
Эксперимент № 4. Питание потребителя при автономной работе альтернативных источников электроэнергии.
Эксперимент № 5. Отключение нагрузки при автономной работе альтернативных источников.
Анализ осциллограмм показывает:
1. При параллельной работе альтернативных источников электроэнергии с электрической сетью без коммутационных процессов, в номинальном режиме работы электрооборудования осциллограммы тока и напряжения имеют синусоидальную форму без всплесков (искажений) (рис. 4).
2. При отключении электрической сети и включении инвертора с аккумуляторной батареей перерыв в питании нагрузки равен 20 мс, что составляет 2 полупериода синусоиды тока и напряжения (рис. 5).
3. При подключении генератора для питания нагрузки и подзарядки аккумулятора всплеск напряжения составил 13 В, изменение тока составило менее 0,05 А (рис. 6), что можно считать мягким включением генератора.
4. При автономной работе экспериментальной установки от аккумуляторной батареи (при отключенном генераторе) осциллограммы (рис. 7)
показывают незначительное отклонение тока и напряжения от синусоидальной формы.
5. В случае отключения нагрузки при автономной работе экспериментальной установки (рис. 8) виден процесс приближения значения тока к нулю, что показывает корректную работу коммутационной аппаратуры.
Вывод. Результаты экспериментального исследования работы экспериментальной установки с применением альтернативных источников электроэнергии при отключении централизованной электрической сети показывают бесперебойное электроснабжение потребителей в соответствии с требованиями нормативно-технической документации.
Литература
1. Рекомендации и предложения по созданию устойчивых и экономически эффективных локальных систем электроснабжения сельских поселений от 100 до 500 дворов на основе комплексного использования альтернативных источников электроэнергии / В. И. Чиндяскин, Г. В. Петрова, С. А. Соловьев [и др.] Рассмотрены и одобрены на заседании Научно-технического совета Министерства сельского хозяйства РФ. М.: ФГНУ «Росинформагротех», 2009. 224 с.
2. Рапопорт А. Н., Кучеров Ю. Н. Актуальные задачи обеспечения надёжности электросетевого комплекса при развитии рыночных отношений в электроэнергетике // Энергетик. 2004. № 10. С. 2 - 6.
3. Яковлев В. Б., Расторгуев М. В. Анализ эффективности функционирования сельских распределительных электрических сетей // Электро-ЫЪ. 2006. № 3 (39). С. 26 - 29.
4. Князев В. В., Боков Г. С. Единая техническая политика в распределительном электросетевом комплексе// Электро-ЫЪ. 2006. № 12 (38).
5. Жуков В. В. Построение современных протяжных сетей 6 — 10 кВ / Жуков В. В., Максимов Б. К., В. Никодиму [и др.]
// Энергетик. 2012. № 1. С. 28 — 34.
6. Стребков Д. С. Резонансные методы передачи электрической энергии. М., 2005.
7. Чиндяскин В.И., Большаков Е. В. Экспериментальные исследования переходных процессов при подключении возобновляемых источников электроэнергии к электрическим сетям // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2017. № 1 (63). С. 92 — 96.
8. Грибков С. В. Ветроэнергетические установки России в автономных энергетических комплексах гарантированного питания. // Возобновляемая и малая энергетика-2006: матер. III междунар. конф. М., 2006. С. 124 — 130
9. Кашфразиев Ю. А. Ветроэнергетические установки в России -роскошь или источник энергии? // Энергия: экономика, техника, экология. 2004. № 10. С. 34 — 39.
10. Гром Ю. И. Новая ветродизельная электрическая установка / Ю. И. Гром, В. А. Захаренко, В. П. Харитонов [и др.] // Энергосбережение. 2005. № 5. С. 62 — 66.
11. Сокольский А. К. Ветроэнергетика за рубежом и в России -современное состояние и перспективы: возобновляемые источники энергии. М., 2005. С. 135 — 154.
12. Пат. № 2582386 RU. Ветроэнергетическая установка / Чин-дяскин В. И., Митрофанов А. А.; опубл. 27.04.2016.
13. Пат. № 2585161 RU. Погружная свободнопоточная микрогидроэлектростанция / Чиндяскин В. И., Попова А. А.; опубл. 27.05.2016.
14. Чиндяскин В. И. Бесперебойное электроснабжение потребителей на основе альтернативных источников электроэнергии с применением цифровых технологий // Совершенствование инженерно-технического обеспечения производственных процессов и технологических систем: матер. междунар. науч.-практич. конф. 8 февраля 2019 г. Оренбург, 2019. С. 17 — 19.
Оптимизация параметров и режимов работы электроконтактного дератизатора для защиты объектов АПК от крыс
О.С. Суринский, к.т.н., А.В.Козлов, ст. преподаватель, ФГБОУ ВО ГАУ Северного Зауралья
Электрическая дератизация — одна из наиболее перспективных совокупностей устройств для борьбы с грызунами. Представляет собой электрошоковую систему, предназначенную для защиты зданий, помещений и т. д. от грызунов путём воздействия на них высоковольтными импульсами электрического тока, который возникает при приближении грызунов на определённое расстояние к электродной системе [1 — 3].
Вопросы оптимизации параметров и режимов работы электроконтактного дератизатора для защиты объектов АПК от крыс являются актуальными. Предшествующим материалом послужил патент № 93627 на полезную модель «Устройство для уничтожения грызунов» от 21 декабря 2009 г. [4].
Материал и методы исследования. В настоящем исследовании предложена разработка электроконтактного устройства для дератизации на объектах АПК и других отраслей, где обитает большое количество грызунов, способных распространять различные заболевания, приносить вред производственному процессу.
Цель исследования - определение конструкции, позволяющей максимально надёжно обеспечить защиту объектов АПК от проникновения грызунов.
В задачи исследования входило:
— разработка методики расчёта конструктивных параметров электродератизатора как источника импульсов высокого напряжения для борьбы с грызунами;
— разработка вариантов технических решений при создании электродератизатора;
— установление взаимосвязи между конструктивными и технологическими параметрами элек-тродератизатора;
— проверка устойчивости электродератизатора к возникновению электрических пробоев в межэлектродном промежутке;
— оценка эффективности работы электродера-тизатора в качестве составляющей системы защиты объектов АПК от грызунов [5, 6].
Комплект устройства состоит из трёх частей (систем): 1) система клетки и бункера-приёмника; 2) система источника ИВН и датчиков; 3) система наклонной плоскости (токопроводящей) и приманки [2, 4, 7].
Устройство состоит из токопроводящей сети, которая подключена к генератору электрических импульсов с датчиком ёмкости. На токопрово-дящей сети установлена кормушка, в которую помещается жидкий корм для грызунов. К кормушке подведено напряжение. Сеть изолируется диэлектрической прокладкой, чтобы защитить каркас конструкции, на которую устанавливается устройство, от пробоя электрическим током. К то-копроводящей сети 1 подключён датчик ёмкости (рис. 1), реагирующей на изменение ёмкостной нагрузки, т. е. на изменение количества грызунов, расположившихся на сетке.
Вместо кормушки с кормом можно использовать оптическую приманку, принцип действия которой основан на излучении оптических излучений определённых световых волн.
Рис. 1 - Принципиальная схема датчика ёмкости
