CC BY
15
// 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 / Чиндяскин 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 электродератизатора 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 токопроводящей 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
Устройство работает следующим образом. В случае скопления грызунов на сети и потребления жидкого корма из кормушки срабатывает датчик ёмкости, замыкается электрическая цепь, и ток начинает протекать по пути от ротовой полости грызуна к телу, от тела к лапкам и от лапок к заземлённому проводу токопроводящей сети, т. е. грызунов бьёт током, и они погибают. Кормушка и устройство в целом изолированы от сети и других токопроводящих механизмов диэлектрическими пластинами. При поражении импульсным электрическим током грызуны скатываются по наклонной поверхности сети на шарнирную крышку и попадают в сборник [2, 4, 7].
Результаты исследования. Для определения угла наклона плоскости необходимо знать коэффициент трения крысы о металлическую поверхность, который составляет £=0,4. При проектировании наклонной поверхности необходимо определить её длину и угол наклона.
Основные исходные данные и расчётные формулы для проектирования наклонной плоскости:
т - масса тела, -вектор ускорения, -сила реакции (воздействия) опоры, - вектор ускорения свободного падения, тр - сила трения.
— а = g(sina + цеоБа) - при подъёме по наклонной плоскости и отсутствии дополнительных сил;
— а = g(sina - цеоБа)-при спуске с наклонной плоскости и отсутствии дополнительных сил; здесь ц - коэффициент трения тела о поверхность, а - угол наклона плоскости.
Предельным является случай, когда угол накло -на плоскости равен 90°, т.е. тело падает, скользя по стене. В этом случае а = g, т.е. сила трения никаким образом не влияет на тело, оно находится в свободном падении. Другим предельным случаем является ситуация, когда угол наклона плоскости равен нулю, т. е. плоскость параллельна земле; в этом случае тело не может двигаться без приложения внешней силы. Надо заметить, что, следуя из определения, в обеих ситуациях плоскость уже не будет являться наклонной - угол наклона не должен быть равен 90° или 0 [2, 4, 7].
Далее приведены все три возможные ситуации, в них: ц - коэффициент трения, а-угол наклона плоскости, в - критический угол:
1) или а < в - тело покоится;
2) или а = в - тело покоится или движется равномерно;
3) или а > в - тело движется равноускоренно.
В качестве диэлектрической прокладки планируется применить резину или стекло толщиной не менее 10 мм. Для обеспечения соскальзывания пораженного грызуна необходимо выполнение условия Т>¥ :
^ тр
т.е. т-^-еоБа >£-т-,^та, преобразовав неравенство, получим tga > к;
т.е. tga > 0,4, следовательно, угол а > 21,8 о принимаем а = 22 о.
Н=Р!|па I Р=ГШЕ
Рис. 2 - Изображение определения угла наклона наклонной поверхности [4, 7]
Сформулированы предложения к разработке и описанию принципа действия устройства для электродератизации. Для этого необходимо спроектировать схему электроснабжения и управления устройства. Основными техническими требованиями к устройству будут являться: напряжение токопроводящей сети 5 — 7 кВ; устройство подключается к системе электроснабжения на фазное напряжение 220 В, частота тока 50 Гц; в качестве реагирующего элемента на наличие грызуна в системе устройства для уничтожения грызунов будут применены либо ёмкостный датчик, либо система датчик движения - реле времени. Ниже будет представлена принципиальная схема с применением датчика движения и реле времени [2, 4, 7].
Изучив материалы научных опытов и экспериментов, были выявлены следующие данные:
— напряжение электрического тока, вызывающее летальный исход, равно 4 — 6 кВ;
— свет, привлекающий грызунов - голубовато-зелёная часть спектра света;
— свет, не воспринимаемый глазом грызуна -красный.
Проанализировав результаты научных и лабораторных опытов, было принято решение о разработке устройства для уничтожения грызунов с возможностью применения оптической приманки. Данное устройство обладает огромным потенциалом, т. к. полностью автоматизировано, и для его работы необходима только электроэнергия.
Предлагаемая принципиальная схема электроснабжения и управления устройства для уничтожения грызунов представлена на рисунках 3 и 4.
При подаче напряжения на схему управления образуется цепь питания через нормально замкнутые контакты реле времени РВ1:1 оптическую приманку ОП, так же начинает работать датчик движения. При попадании грызуна в электродную систему (область действия оптической приманки) замыкаются нормально разомкнутые контакты оптического датчика D1, образуется цепь питания реле времени через нормально замкнутые контакты реле времени РВ1:1, замкнутые контакты оптического датчика D1 и катушку реле времени РВ1; в результате включения размыкаются контакты РВ1:1, разрывая цепь питания реле времени РВ1,
Обозначения
п/п Наименование Примечание
ОП Оптическая приманка
D1 Датчик движения
PB1 Реле времени время работы 4 с
PB2 Реле времени время работы 1 с
D1 Датчик движения
ИВН Источник высоких напряжений
Рис. 3 - Принципиальная схема электроснабжения и управления устройства для уничтожения грызунов [3, 8 - 10]
одновременно с этим замыкаются нормально-разомкнутые контакты реле времени РВ1:2, образуя цепь питания реле времени РВ1 и РВ2. Замыкаются нормально разомкнутые контакты реле времени РВ2:1, образуя цепь питания источника высоких напряжений ИВН, через электродную систему протекает ток высокого напряжения. Спустя 1 сек размыкаются контакты реле времени РВ2:1, разрывая цепь питания источника высоких напряжений, через электродную систему не протекает ток. Спустя еще 3 сек размыкаются контакты реле времени РВ1:2, разрывая цепь питания реле времени РВ1 и РВ2, одновременно с этим размыкаются нормально-разомкнутые контакты реле времени РВ1:1, что приводит схему управления к первоначальному виду.
В качестве приманки рассматриваются два варианта: пища-приманка (корм) и оптическая приманка, основанная на работе светодиодов голубого, зелёного и серого цветов спектра видимых излучений.
На основании проведенных опытов и экспериментов были сделаны выводы:
/ А--1; В=1, С^С/
Ла
W,
Нет
А-О, В-0,С«1 ( Пдцза у )
С=0 т
Обозначения
n/n Наименовани 1 0
А Оптичеекай приманка Вкл. Откл.
В Датчик движении Bwt. Откл.
С He t'J4MHH высоких напряжений ВИЛ Откл.
ь Сигнал датчика Наличие Отсутствие
движения цели цели
( Пацэа Зс )
А=1, Б-1 !
Рис. 4 - Структурная схема управления устройством для уничтожения грызунов [2, 8 - 10]
1. Напряжение импульса электрического тока высокого напряжения, вызывающего летальный исход крыс, должно быть равно 4 — 6 кВ.
2. Для оптической приманки применимы импульсные светодиоды, представляющие голубовато-зелёную часть спектра видимых излучений.
3. Угол наклонной поверхности относительно горизонтали составляет 25°.
1.
2.
Литература
Рыльников В. А. Средства и методы дератизации // Пест-контроль (РеБ1соп1го1) в системе жизнеобеспечения человека: тез. доклад. конф. СПб., 2004. С. 1 — 7. Михайлов П.М., Козлов А. В. Обоснование технологии
и технических средств для отпугивания и уничтожения грызунов в АПК // Вестник Тюменской государственной сельскохозяйственной академии. 2008. № 1 (4). С. 106 — 109.
3. Щербина А., Благий С. Микросхемные стабилизаторы серий 142, К 142, КР142 // Радио. 1990. № 8. С. 89 - 74.
4. Пат. на полезную модель № 93627 RU Устройство для уничтожения грызунов / Возмилов А.Г., Бахтырева Н.Г., Михайлов П.М., Козлов А.В., Максимов С.Н. / Заявл. 21.12.2009; Опубл. 10.05.2010.
5. Андреев Л.Н., Юркин В.В. Алгоритм работы системы частичной рециркуляции вентиляционного воздуха производственных помещений АПК // Известия Оренбургского государственного аграрного университета. 2018. № 6 (74). С. 131 - 134.
6. Савчук И. В. Описание и создание программы ЭВМ для расчёта основных конструктивных параметров видеосветоло-вушки / И. В. Савчук, Д. О. Суринский, В. С. Юдин [и др.] // Проблемы современной науки. 2017. № 28. С. 46 — 53.
7. Козлов А.В., Кизуров А.С. Исследования и разработка средств дератизации // Материалы всерос. конкурса на лучшую науч. раб. среди студентов, аспирантов и молодых учёных по агроинженерии, зоотехнии и техническим наукам вузов Министерства сельского хозяйства РФ. Саратов, 2011.
8. Аджиев Р. А., Картавцев Д. В. Микроконтроллеры. ARDU-INO и IDE среда разработки // Проблемы обеспечения безопасности при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций. 2015. Т. 2. № 1 (4). С. 10 — 12.
9. STUDLAB.COM: Редактор блок-схем, диаграмм [Электронный ресурс]. URL: http://studlab.com/index/redaktor_blok_ skhem/0 — 70 (дата обращ. 22.05.2019)
10. Программирование Ардуино | Аппаратная платформа Arduino [Электронный ресурс]. URL: http://arduino.ru/Reference (дата обращ. 22.05.2019)
