CC BY
19E. Kashirin, V.V. Pavlov, Kochenov V.V. // Problemy i reshenija sovremennoj agrarnoj jekonomiki. Materialy konferencii. 2017. S. 19-20.
14. Pat. № 2360407 RF. MPK A01K 59/00. Sposob izvlechenija pergi iz sotov/D.E. Kashirin. - Zajavl. 02.04.2008; opubl. 10.07.2009, bjul. № 19. -5s.
15. Pat. № 2367150 RF. MPK A01K 59/00. Ustanovka dlja izvlechenija pergi iz pergovyh sotov / D.E. Kashirin. - Zajavl. 19.05.2008; opubl. 20.09.2009, bjul. № 26. - 7s.
ИСПЫТАНИЕ СТЕНДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫХ ПРИВОДОВ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ
КАШИРИН Дмитрий Евгеньевич, д-р техн. наук, доцент кафедры «Электроснабжение», [email protected]
ГОБЕЛЕВ Сергей Николаевич, канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроснабжение»
НАГАЕВ Николай Борисович, канд. техн. наук, ст. преп. кафедры «Электроснабжение» Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева
Для работы технологического оборудования в промышленности и сельском хозяйстве широкое применение получили асинхронные короткозамкнутые электродвигатели, обладающие простотой конструкции, надежностью и экономичностью. Асинхронные короткозамкнутые электродвигатели - наиболее дешёвые и экономичные средства преобразования электрической энергии в механическую работу. Однако, их весомыми недостатками являются невозможность плавной регулировки частоты вращения и высокий пусковой ток. Два эти недостатка устранимы при включении электродвигателей с помощью частотных преобразователей. В последние годы для того, чтобы устранить этот недостаток, используется питание асинхронных электродвигателей при помощи автономных преобразователей частоты. Данные аппараты, управление которыми происходит благодаря встроенным макропроцессорам и внешним устройствам контроля параметров вращения, включенных в цепь обратной связи, преобразуют питающее напряжение частотой 50 Герц в напряжение, частота которого принимает любое промежуточное значение в диапазоне от 0 до 50 Герц. При совместной работе с асинхронными двигателями преобразователи частоты позволяют формировать электроприводы с большим диапазоном плавно регулируемой частоты вращения и величины вращающего момента, отвечающих требованиям многих современных механизмов. Проведенные исследования показали, что значение КПД преобразователя частоты оказалось достигающим 90% или даже выше на всех режимах работы. КПД работающего в номинальном режиме асинхронного двигателя при запитывании его через преобразователь частоты в действительности ниже значения приведенного в паспортных данных (на 5-10%). Наибольшего КПД частотно-регулируемый электропривод достигает при использовании его в режимах S1 или близких к нему. Выбор рабочих режимов, отвечающих требованиям оборудования по производительности, подаче, давлению, напору позволяет экономить при эксплуатации до 25 % энергии. Весомые эксплуатационные преимущества электропривода с частотным преобразователем делают его весьма перспективным для большого количества механизмов, использующихся в сельском хозяйстве.
Ключевые слова: асинхронный электродвигатель, частотный преобразователь, импульс тока.
Введение
Для работы технологического оборудования в промышленности и сельском хозяйстве широкое применение получили асинхронные короткозамкнутые электродвигатели, обладающие простотой конструкции, надежностью и экономичностью [1- 4]. Асинхронные короткозамкнутые электродвигатели - наиболее дешёвые и экономичные средства преобразования электрической энергии в механическую работу. Однако их весомыми недостатками являются невозможность плавной ре-
гулировки частоты вращения и высокий пусковой ток. Два эти недостатка устранимы при включении электродвигателей с помощью частотных преобразователей. Однако их существенным недочетом до недавнего времени являлась трудность регулировки частоты вращения в достаточно широких пределах, которая требуется для работы современного оборудования [5,6,7]. В настоящее время для того, чтобы устранить этот недостаток, используется питание асинхронных электродвигателей при помощи автономных преобразователей
© Каширин Д. Е., Гобелев С. Н., Нагаев Н. Б., 2017г.
13-
частоты. Данные аппараты, управление которыми происходит благодаря встроенным макропроцессорам и внешним устройствам контроля параметров вращения, включенных в цепь обратной связи, преобразуют питающее напряжение частотой 50 Герц в напряжение, частота которого принимает любое промежуточное значение в диапазоне от 0 до 50 Герц. [8-10]. При общей работе с асинхронными двигателями преобразователи частоты
позволяют создавать электроприводы с большим количеством асинхронных характеристик, то есть сочетаний крутящего момента и частоты вращения, отвечающих требованиям многих современных механизмов.
Программа и методика испытаний Для проведения испытаний был собран стенд, показанный на рисунке 1.
ПЧ - устройство, изменяющее сетевую частоту; РЧ - резистор, изменяющий режимы работы; ТПР - многопозиционный переключатель пуска и реверса; КИП - комплексный прибор, объединяющий ряд устройств для снятия характеристик (А, Р, V); РВ - выпрямитель, обеспечивающий работу электромагнитного тормоза; АД - электродвигатель асинхронного принципа действия; ТГ- электродвигатель или генератор тормозных режимов; Т- прибор контроля механических частот вращения Рис. 1 - Схема испытания частотного преобразователя с двигателем - тормозной установкой
При проектировании конструкции стенда были поставлены следующие задачи: использование для его изготовления недефицитных комплектующих; возможность применения его для изучения обширного круга вопросов, связанных с наладкой и эксплуатацией частотно-регулируемых электроприводов [11-15]. Весьма нужным представляется варьирование характеристик непосредственно частотного преобразователя при изменении частоты выходного напряжения. Такого рода данными представляются: Рмакс, и, КПД, cosф. Кроме того, важным является исследование влияния частоты питающего тока на эксплуатационные параметры асинхронного двигателя: его мощность, кПд, cosф.
Важнейшими характеристиками эффективности использования любого электротехнического устройства является коэффициент полезного действия (КПД) и cosф. Значение КПД показывает, насколько велики потери работы в комплексе используемой системы, а cosф является собирательной характеристикой электрифицированного устройства. Поскольку в преобразователе протекают сложные электромагнитные процессы преобразования частоты тока и напряжения в частоту, потери неизбежны. Электротехнический подход к выполнению ключевых узлов электротехники у различных производителей весьма разнообразен, в связи с этим и параметры преобразователей частоты отличаются. Для регулирования частоты вращения в широких пределах промышленность
выпускает специальную серию электродвигателей. Такие двигатели имеют ряд особенностей конструкции, которые ограничивают область их применения. При этом наиболее распространенные серии устройств не позволяют изменять частоту вращения в достаточно широких пределах. Поскольку у электродвигателя изменяется реактивная составляющая при изменении частоты питающего напряжения, алгоритм частотного регулятора предусматривает изменение величины питающего напряжения для поддержания величины тока, близкого к номинальному:
где их — величина напряжения холостого хода, В;
ин - величина напряжения при номинальной загрузке электродвигателя, В ;
^ - исследуемая частота тока, Гц; - промышленная частота тока, Гц.
Конструкция испытываемого нами частотного регулятора предусматривает изменение величины питающего тока только в завал., этот вид регуляторов является наиболее распространенным. При понижении частоты тока, питающего электродвигатель, уменьшается крутящий момент на его валу и эффективность работы охлаждающего вентилятора, поэтому длительная эксплуатация такого устройства не представляется целесообразной
1 - частотный преобразователь Мшаг 31; 2 - защитный коммутационный аппарат; 3 - электронный тахометр оборотов; 4 - комплект измерительных приборов; 5 - асинхронный двигатель с тормозным генератором
Рис. 2 - Стенд для исследования частотного преобразователя с двигателем - тормозной установкой
Управление частотными преобразователями осуществляется с помощью программ, в настоящее время разработано большое их количество. Они позволят выбирать закон изменения частоты вращения в зависимости от нагрузки и оптимальную динамику протекания переходных процессов в режимах разгонов, торможений и изменений оборотов, исключающих броски токов, ударные нагрузки и повышенный износ деталей.
Результаты испытаний Проведенные исследования показали, что потери энергии при работе частотного регулятора незначительны; практически при его эксплуатации на любом режиме КПД превышает 90%. Уменьшение КПД испытуемого асинхронного электродвигателя также незначительно снижается на 3-5%. Принимая во внимание способ формирования синусоиды из дискретных, довольно коротких импульсов высокой частоты (рис. 3), можно предположить, что исследуемая система выбрасывает в сеть широкий спектр гармоник. Реальные условия эксплуатации показывают, что сколько нибудь заметного разогрева оборудования выше паспортной температуры не происходит.
Ид 1а
Рис. 3 - Типичная осциллограмма формирования синусоиды переменного тока
Заключение
Наибольшего КПД частотно- регулируемого электропривод достигает при использование его в режимах близких к S1, так как появляется возможность подстройки скорости электропривода под заданные условия технологического процесса. Значительная часть оборудования снабженного частотно регулируемым приводами путем изменения оборотов позволяет экономить при эксплуатации до 25 % энергии. Весомые эксплуатационные преимущества электропривода снабженного частотным преобразователям делают их весьма перспективными при механизации многих технологических процессов.
Список литературы
1. Бышов, Н. В. Вопросы теории механизированной технологии извлечения перги из перговых сотов [Текст] : монография / Н. В. Бышов, Д. Е. Ка-ширин. - Рязань : РГАТУ, 2012. - 113с.
2. Бышов, Н. В. Вопросы теории энергосберегающей конвективной циклической сушки перги [Текст] : монография / Н. В. Бышов, Д. Е. Каширин.
- Рязань : РГАТУ, 2012. - 70 с.
3. Каширин, Д. Е. Энергосберегающие технологии извлечения перги из сотов специализированными средствами механизации [Текст] : дис. ... д-ра техн. наук / Д. Е. Каширин. - Саранск, 2013.
- 497 с.
4. Каширин, Д. Е. Энергосберегающие технологии извлечения перги из сотов специализированными средствами механизации [Текст] : автореф. дис. .д-ра техн. наук /Д.Е. Каширин. - Саранск, 2013.
5. Исследование работы измельчителя воскового сырья [Текст] / Д. Н. Бышов, И.А. Успенский, Д. Е. Каширин [и др.] // Сельский механизатор. -2015. - № 7. - С. 28-29.
6. Бышов, Н. В. Исследование рабочего процесса вибрационного решета при просеивании воскоперговой массы [Текст] / Н. В. Бышов, Д. Е. Каширин // Вестник КрасГАУ. - 2013. - №1. - С.160-162.
7. Исследование рабочего процесса измельчителя перговых сотов [Текст] / Д. Н. Бышов, Д. Е. Каширин, Н.В. Ермаченков, В.В. Павлов // Вестник КрасГАУ. - 2015. - № 8. - С. 155-159.
8. Бышов, Н. В., Исследование отделения перги от восковых частиц [Текст] / Н. В. Бышов, Д. Е. Каширин // Техника в сельском хозяйстве. - 2013.
- №1. - С.26-27.
9. Каширин, Д. Е. Исследование массы и геометрических параметров перговых сотов [Текст] / Д. Е. Каширин // Вестник КрасГАУ. - 2010. - № 5.-С.152-154.
10. Каширин, Д. Е. Энергосберегающая установка для сушки перги [Текст] / Д. Е. Каширин // Вестник КрасГАУ. - 2009. - №12. - С.189-191.
11. Повышение выхода воска путем отпрессов-ки шнековым прессом [Текст] / Н. Б. Нагаев, В.Ф. Некрашевич, С. Н. Гобелев, Н. А. Грунин // Научно-технический прогресс в АПК : проблемы и перспективы : сборник по материалам Международной научно-практической конференции. - Ставрополь : СГАУ, 2016.- С. 227-233
I
п
12. Испытания агрегата для вытопки воска из новка для сушки перги в сотах [Текст] / Д. Е. Каши-рамок [Текст] / В. Ф. Некрашевич, Н. Б. Нагаев, Н. рин // Механизация и электрификация сельского А. Грунин, К. В. Буренин // Сельский механизатор. хозяйства. - 2009. - № 10. - С. 24-25.
- 2015. - № 7. - С. 26-27. 15. Бышов, Н. В. Модернизированная энергос-
13. Каширин, Д. Е. Энергосберегающая уста- берегающая установка для сушки перги / Н. В. Бы-новка для сушки перги [Текст] / Д. Е. Каширин // шов, Д. Е. Каширин // Техника в сельском хозяй-Вестник КрасГАУ. - 2009. - № 12. - С.189-191. стве. - 2012. - № 1. - С. 26-27.
14. Каширин, Д. Е. Энергосберегающая уста-
STAND TEST OF RESEARCH OF OPERATING MODES OF FREQUENCY-REGULATED ACTUATORS
OF ASYNCHRONOUS ELECTRIC MOTORS
Kashirin Dmitrij E., doctor of technical sciences, Associate Professor, [email protected]
Gobelev Sergey N., candidate of technical sciences, Associate Professor
Nagaev Nikolay B, candidate of technical sciences, Associate Professor Ryazan State Agrotechnological University Named after P.A. Kostychev
For the operation of process equipment in industry and agriculture, asynchronous short-circuited electric motors with simple design, reliability and economy have been widely used. Asynchronous short-circuited electric motors are the cheapest and most economical means of converting electrical energy into mechanical work. However, their significant disadvantages are the impossibility of smooth adjustment of the speed and high starting current. Two of these drawbacks are eliminated when the motors are switched on by frequency converters. However, their significant disadvantage until relatively recently was the difficulty in controlling the rotational speed that is required for many modern electric drives. In recent years, in order to eliminate this drawback, asynchronous electric motors are powered by self-contained frequency converters. These devices, which are controlled by the built-in macroprocessors and external feedback sensors installed on the equipment, convert a 50 Hz Hertz mains voltage into a voltage controlled by frequency and fed to a controlled motor. In combination with asynchronous motors, frequency converters allow the creation of electric drives with an extensive range of continuously variable speed and torque values that meet the requirements of many modern mechanisms. The conducted studies showed that the efficiency of the frequency converter was not less than 90% at all operating modes. The efficiency of an asynchronous motor when it is fed through a frequency converter is slightly lower than its passport data (5-10%) .The highest efficiency of a frequency-controlled electric drive achieves when it is used to automate pumping and ventilation systems. By creating optimal combinations of head, flow and power consumption by changing the speed, it saves up to 25% of energy during operation. The powerful operational advantages of an electric drive with frequency converters make them very promising for many other mechanisms used in agriculture.
Key words: asynchronous electric motor, frequency converter, current pulse.
Literatura
1. Byshov N.V. Voprosy teorii mekhanizirovannoj tekhnologii izvlecheniya pergi iz pergovyh sotov. Monografiya [Tekst]/N.V. Byshov, D.E. Kashirin. - Ryazan': RGATU, 2012. - 113s.
2. Byshov N.V. Voprosy teorii ehnergosberegayushchej konvektivnoj ciklicheskoj sushki pergi. Monografiya [Tekst]/N.V. Byshov, D.E. Kashirin. - Ryazan': RGATU, 2012. - 70 s.
3. Kashirin D. E. EHnergosberegayushchie tekhnologii izvlecheniya pergi iz sotov specializirovannymi sredstvami mekhanizacii: dissertaciya na soiskanie stepeni doktora tekhnicheskih nauk: [Tekst]/D.E. Kashirin.
- Saransk, 2013. - 497 s.
4. Kashirin D. E. EHnergosberegayushchie tekhnologii izvlecheniya pergi iz sotov specializirovannymi sredstvami mekhanizacii: avtoreferat dissertacii na soiskanie stepeni doktora tekhnicheskih nauk: [Tekst]/D.E. Kashirin. - Saransk, 2013.
5. Byshov D.N. Issledovanie raboty izmel'chitelya voskovogo syr'ya [Tekst] / D. N. Byshov, I.A. Uspenskij, D. E. Kashirin, N.V. Ermachenkov, V.V. Pavlov//Sel'skij mekhanizator. - № 7- 2015.
- S. 28-29.
6. Byshov N.V. Issledovanie rabochego processa vibracionnogo resheta pri proseivanii voskopergovoj massy [Tekst] / N.V. Byshov, D.E. Kashirin //Vestnik KrasGAU - №1 - 2013. - S.160-162.
7. Byshov D.N. Issledovanie rabochego processa izmel'chitelyapergovyh sotov [Tekst] / D. N. Byshov, D. E. Kashirin, N.V. Ermachenkov, V V Pavlov //Vestnik KrasGAU. - 2015. - № 8. - S. 155-159.
8. Byshov N.V. Issledovanie otdeleniya pergi ot voskovyh chastic [Tekst] /N.V. Byshov, D.E. Kashirin // Tekhnika v sel'skom hozyajstve - №1. - 2013.- S.26-27.
9. Kashirin D.E. Issledovanie massy i geometricheskih parametrov pergovyh sotov [Tekst]/D.E. Kashirin // Vestnik KrasGAU. - №5. - 2010. - S.152-154.
10. Kashirin D.E. EHnergosberegayushchaya ustanovka dlya sushki pergi [Tekst] / D.E. Kashirin //Vestnik KrasGAU. - №12. - 2009.- S.189-191.
11. Nagaev N.B. Povyshenie vyhoda voska putem otpressovki shnekovym pressom [Tekst]/ Nekrashevich V.F., Gobelev S.N., Grunin N.A. // Sbornik po materialam Mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii "Nauchno-tekhnicheskij progress v APK: problemy i perspektivy", Stavropol', SGAU, 2016 g.- S. 227-
233
12. Nagaev, N.B. Ispytaniya agregata dlya vytopki voska iz ramok [Tekst] / V.F. Nekrashevich, N.B. Nagaev, N.A. Grunin, K.V. Burenin // Sel'skij mekhanizator № 7 2015. - M.- S. 26-27.
13. Kashirin D. E. energy-Saving setting for drying bee bread [Text] / D. E. Kashirin // Herald krasgau. -No. 12. - 2009.- S. 189-191.
14. Kashirin D. E. energy-Saving setting for drying bee bread honeycombs [Text] / D. E. Kashirin // Mechanization and electrification of agriculture. - No. 10. - 2009. - P. 24-25.
15. Byshov N. V. Upgraded energy-saving setting for drying pollen /N. In. Bishov, D. E. Kashirin // Technique in agriculture. - 2012. -No. 1. - S. 26-27.
УДК 631.333.02:(631.812.2:632.95)
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СИСТЕМЫ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ЖИДКИХ СРЕДСТВ ХИМИЗАЦИИ ПРИ ОБРАБОТКЕ ЗЕРНОВЫХ КУЛЬТУР
ЛАТЫШЕНОК Михаил Борисович, д-р техн. наук, профессор, профессор кафедры «Организация транспортных процессов и безопасность жизнедеятельности» , [email protected]
ШЕМЯКИН Александр Владимирович, д-р техн. наук, доцент, зав. кафедрой «Организация транспортных процессов и безопасность жизнедеятельности», [email protected] ГРИШИН Иван Иванович, д-р техн. наук, профессор
Рязанский государственный агротехнологический университет имени П.А. Костычева МАКАРОВ Валентин Алексеевич, д-р техн. наук, профессор, гл. научный сотрудник отдела концептуальных проблем механизации агрохимического обеспечения сельскохозяйственного производства, [email protected]
ХРИПИН Владимир Александрович, канд. техн. наук, зав. отделом концептуальных проблем механизации агрохимического обеспечения сельскохозяйственного производства, [email protected]
ЖУРАВЛЕВА Ольга Ивановна, ст. научн. сотр. отдела концептуальных проблем механизации агрохимического обеспечения сельскохозяйственного производства, [email protected]
ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт механизации и информатизации агрохимического обеспечения сельского хозяйства, г. Рязань
От совершенствования технологии применения жидких агрохимикатов зависит многое: эффективность их применения, степень использования, содержание химических остатков в урожае, безопасность окружающей среды, условия труда обслуживающего персонала. Наиболее полно принципам экологии и охраны окружающей среды отвечает интегрированная защита растений, в которой актуальна проблема рационального расходования пестицидов. На смену традиционным приходят новые поколения препаратов, нормы расхода которых на 1-2 порядка ниже. Потери пестицидов и загрязнение окружающей среды связаны с формированием особо крупных капель при высокой норме расхода рабочей жидкости (75-300 литров на гектар).В этой связи актуальной задачей по созданию надёжной системы защиты растений является совершенствование и разработка новых технологий опрыскивания полевых культур на базе более совершенных средств механизации. Последние должны обеспечить выполнение агротехнических требований на более высоком уровне, повышение производительности труда, снижение энергетических затрат и экологизацию защитных мероприятий. В этом плане статья указывает на комплексный подход к решению задачи повышения эффективности использования опрыскивателя, за счёт оптимизации режимов работы, анализа и обобщения теоретических положений.
Ключевые слова: жидкие агрохимикаты, математическое ожидание, модели, принципиальные схемы, распределение, уравнения.
Введение
Одной из основных задач земледелия как отрасли сельскохозяйственного производства является удовлетворение растущих потребностей общества в продукции растениеводства. Среди многочисленных средств интенсификации сельскохозяйственного производства эффективным является использование системы агрохимикатов. Для получения стабильного и высокого урожая требуется проводить комплекс технологических
операций по внесению гранулированных и жидких минеральных удобрений.
Следует отметить, что в отличие от гранулированных минеральных удобрений жидкие имеют свой спектр природных веществ, макро- и микроэлементов, стимулирующих рост и развитие растений, поэтому повышение эффективности жидких комплексных удобрений является основой совершенствования технических средств для их внесения в почву.
