CC BY
62
0,000 0,005 0,010 0,015 0,020 0,025 0,030 0,035 0,040
Рис. 2. Экспериментальная зависимость времени пуска двигателей АИР80А4У3 без нагрузки на валу
Точка 1 характеризует время разгона эталонного (нового двигателя), а точки 2, 3, 4, 5 показывают изменение времени разгона двигателя при снижении активного сопротивления обмотки, то есть увеличение межвитковых замыканий.
Выводы
1. Разработанный диагностический стенд позволяет автоматизировать процессы диагностирования асинхронных двигателей; исследовать влияние изменения параметров технического состояния двигателя на его динамические характеристики и устанавливать связи между значениями параметров технического состояния и диагностическими признаками.
2. Изучение динамики нарастания частоты вращения ротора позволит не только определить техническое состояние двигателя, но и спрогнозировать ресурс его работы .
Литература
1. Синельников А.М., Боннет В.В. Метод диагностики асинхронного двигателя // Машинотехнологическое, энергетическое и сервисное обеспечение сельхозтоваропроизводителей Сибири: сб. науч. тр. - Новосибирск, 2008.
2. ГОСТ-11828-86. Машины электрические вращающиеся. Общие методы испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1986.
3. ГОСТ 7217-87. Машины электрические вращающиеся. Двигатели асинхронные. Методы испытания. -М.: Изд-во стандартов, 1987.
УДК 615.414 И.А. Худоногов
ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИК-ИЗЛУЧАТЕЛИ В ТЕХНОЛОГИИ ОЗДОРОВИТЕЛЬНОГО ЧАЯ
С позиции классической квантовой теории и теории проводимости в статье приведено обоснование использования импульсных инфракрасно-керамических преобразователей, которые представляют собой электронагревательные элементы нового поколения.
Ключевые слова: импульсные инфракрасно-керамические преобразователи, абсорбция, постоянная Планка, лекарственные растения, теория электропроводности.
I.A. Hudonogov PERSPECTIVE IK-RADIATORS IN THE MEDICINAL TEA TECHNOLOGY
The substantiation of use of the impulse infrared-ceramic converters which represent electroheating elements of new generation according to the classical quantum theory and the conductivity theory is given in the article. Key words: impulse infrared-ceramic converters, absorption, Planck constant, herbs, electroconductivity
theory.
Поиск эффективных методов прерывного инфракрасного (ИК) облучения в процессах термообработки лекарственных растений, в том числе и при исследовании технологии оздоровительного чая, указал на пути комбинации элемента искусственной конвекции и дискретных методов энергоподвода. Запатентован импульсно-прерывный способ ИК-облучения в процессах производства оздоровительного чая из лекарственных растений. Способ осуществляется путем применения импульсно-прерывного облучения электромагнитным полем с определенным чередованием энергетических (силовых импульсов) и информационных (естественных импульсов) периодов с восходящим уровнем энергетической (силовых импульсов) мощности для каждой из последующих технологических операций и с нисходящим уровнем энергетической (силовых импульсов) мощности для каждого из последующих циклов при общей продолжительности цикла в 10 мин. Практическое использование этого способа позволит управлять потоками электромагнитного излучения на уровне постоянной Планка и получать оздоровительный чай с оптимальным составом действующих веществ под конкретного человека. Этот вывод хорошо согласуется с теоретическими положениями «Квантовой электродинамики». Кванты электромагнитного поля являются носителями минимально возможных доз энергии при данной частоте V поля энергии
£- Н -V (1)
и импульса
р = Н / Л, (2)
где h = 6,62-10-34 Дж-с- Планка постоянная;
А = с /V - длина волны;
с - скорость света.
Современное состояние проблемы по управлению электротехническими установками на основе достижений в области электроники путём применения современных преобразователей энергии позволяет реализовать импульсно-прерывный способ ИК-облучения. Но этот путь может оказаться более энергоёмким по сравнению с применением импульсных ИК-преобразователей.
Публикаций по разработке теоретических основ ИИКП в открытой печати почти нет, так как эта тема выполнялась в СССР различными закрытыми организациями для нужд оборонной промышленности. Однако примерно в это же время велись работы по созданию композиционных электротехнических материалов. Аналитический обзор теорий по электропроводности многокомпонентных резистивных материалов, структура которых подразделяется на изотропные, анизотропные, зернистые, волокнистые и т.д., позволяет использовать принцип мысленного моделирования в деле разработки и создания самонастраивающихся ИК-облучателей. Электрофизические явления, протекающие в пленочных и объемных резисторах из композиционных материалов, обобщены в работах В.П. Горелова и С.В. Горелова [1].
Свойства резистивных композиционных материалов (РКМ) зависят от технологического процесса производства требуемого изделия. Выбор компонентов сложных смесей и технология изготовления конструкции составляют взаимосвязанный процесс. Не потеряли актуальность исследования по изучению закономерностей электропроводности изделий из РКМ в слабых и сильных электрических полях, направленного регулирования основных параметров изделий различными технологическими приемами, использование их в качестве импульсных ИК-преобразователей излучения. Особую важность приобрели конструктивные особенности изделий, повышающие их надежность в различных условиях эксплуатации.
К началу XXI века в работах В.П. Горелова, Р.В. Манчука, Л.И. Сурогина и С.В. Горелова были изложены достаточно аргументированные взгляды на природу электрической проводимости и нелинейность контактирующих частиц проводящей фазы гетерогенных систем. Это позволило не только модернизировать
серийно выпускаемые мощные бетэловые резисторы, но и создать новые резисторы, электронагреватели, реакторы с повышенными электрофизическими и физико-механическими характеристиками. Синтез классической электромагнитной теории с теорией проводимости резистивных композиционных материалов открывает путь к созданию самонастраивающихся ИК-излучателей на основе импульсных преобразователей энергии. В этой связи возникает необходимость в приведении основных теоретических положений из теории электропроводности резистивных композиционных материалов.
Проведённые в середине 70-х годов ХХ века на ЭВМ «Мир-1» расчёты по уравнениям полного тока контактирующих полупроводниковых частиц содержали ряд упрощающих допущений, позволивших получить лишь качественную картину процесса. Развитие теории туннелирования электронов в системе двух контактирующих полупроводниковых частиц предусматривает учёт нерегулярности поверхности частиц, силы электрического изображения высшего порядка, расширение ограничения разложений Маклорена до четвёртого члена при определении коэффициента прозрачности потенциального барьера на границе контактирующих частиц.
Ц р- ум
(3)
4ж^2ш‘' си/.
где у =------------; 5 - ширина зазора; р- работа выхода электрона; Wx- энергия электрона; m -
к
эффективная масса электрона; Л - постоянная Планка.
Для максимальной величины потенциальной энергии электрона (е) при приложении поля (Е), т.е. и(х) = - е ■ Е ■ х , уточнение хода потенциала предусматривает учёт сил электрического изображения
высшего порядка
и(х) = ип -
>2 8 -£я
■________п о
0 16я8.8п 8 +е~,
о 0 п о
11
- + т 2
х 2
пБ
(п0)2 - х2
-_
пБ
= и о- и Э'
(4)
где по - концентрация электронов в зоне проводимости на поверхности; х - расстояние от поверхности первой частицы до электрона; £д - диэлектрическая проницаемость; £0 - диэлектрическая постоянная;
5 - расстояние между поверхностями частиц; ио - работа выхода электрона.
Максимальная величина потенциального барьера и(х) определяется при х=Э/2 (рис.):
е 2
и = ип---------------------
тах 0 16ж „8
8 - 8-
п о
пБ
("о)2 - (51)2
пБ
(5)
Изменение потенциальной энергии электрона за счёт сил электрического изображения при учёте влияния внешнего электрического поля (Е) определяется как
и1 =
2
16ЯЕ~8„ 8 + £~
о 0 п о
пБ
(п0)2 - (Б2 )2
пБ
еЕБ
(6)
1
2
Диаграмма уровней на поверхности контакта частиц полупроводник-диэлектрик-полупроводник
для прямоугольного потенциального барьера
Импульсные инфракрасно-керамические преобразователи (ИИКП) представляют собой электронагревательные элементы нового поколения. Источником первичного ИК-излучения является обычная нихромо-вая спираль. Она находится в трубке, изготовленной из чистого кварцевого стекла, с многослойным функциональным керамическим покрытием. Это покрытие обеспечивает преобразование полного спектра ИК-излучения от нагревательного элемента в излучение очень узкого диапазона ближней области ИК-спектра. При этом излучение происходит не в непрерывном режиме, а идет в виде ряда импульсов длительностью 10-3000 мкс. Плотность излучения энергии в импульсе достигает 120-350 Вт/ см2.
Эффект импульсного преобразования связан с циклическими энергетическими превращениями, происходящими в системе. Отличительной особенностью представляемых систем является наличие в них ионов D с переменной валентностью, причем основная матрица проявляет полупроводниковые свойства и формирует ширину спектрального пика импульса.
Так как система имеет определенный исходный энергетический потенциал, то при прохождении электрического тока она поглощает энергию всего ИК-спектра, используя ее для активизации своей электронной структуры и повышения исходного энергетического состояния. При достижении уровня энергетического барьера (насыщения) она преодолевает его и происходит импульсный выброс энергии, после которого система возвращается в исходное энергетическое состояние. Уровень энергии при этом соответствует излучаемому ИК-диапазону. Ширина спектрального пика такого импульса находится на уровне 1-2,5% от излучаемой длины волны. Этим обеспечивается высокий КПД процесса.
Другими словами, функциональное керамическое покрытие работает как своеобразный (в зависимости от количества той или иной стабилизирующей добавки) перестраиваемый по длине волны излучения лазерный источник. Абсорбируя тепловое излучение в ИК-диапазоне, керамика аккумулирует его, преобразует, а затем импульсно "выстреливает" достаточно узкополосное излучение в нужной области спектра. При этом длина волны генерируемого ИК-излучения варьируется в диапазоне 1,7-58 мкм. Уникальным свойством получаемого таким образом ИК-излучения является возможность очень точного избирательного (селективного) воздействия непосредственно на молекулярные связи в любых веществах и различных агрегатных состояниях, поскольку в указанном спектральном диапазоне лежат частоты колебания всех межатомных и межмолекулярных связей в молекулах и молекулярных комплексах. Так, благодаря высокой проникающей способности модулированного ИК-излучения достаточной мощности с соответствующей длиной волны, органические и биоорганические молекулы диссоциируют, микроорганизмы, споры, грибки, а также вирусы, разрушаются и уничтожаются. При этом скорость передачи тепла при использовании излучателей на основе функциональной керамики более чем в 30 раз выше, чем у любого типа существующих в настоящее время нагревателей. Эффект преобразования полного ИК-спектра в эффективное импульсное излучение ИК-спектра узкого диапазона - это частное проявление эффекта инфракрасного лазера.
Таким образом, за счет теплоты, поглощенной керамикой, энергия первичного источника излучения преобразуется в импульсы, которые уже могут проникать в лекарственные растения на глубину примерно пропорционально интенсивности импульса. Это позволяет уже обрабатывать их как бы «изнутри», что дает возможность увеличить толщину слоя и, как следствие, существенно повысить качество получаемой продукции иногда до сотен раз, снизить энергозатраты и время экспозиции. Подобные данные были получены при исследовании слюдопластовых трубчатых ИК-излучателей, конструктивно оформленных по аналогии с ИИКП.
Литература
1. Контактные устройства резистров из композиционных материалов: учеб. пособие / В.Н. Андреев, М.А. Бучельников, П.В. Горелов [и др.]. - 2-е изд., допол. - Новосибирск, 2003. - 255 с.
УДК 621.311.24 С.К. Шерьязов, Н.А. Чернов
МЕТОДИКА ОЦЕНКИ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕННОСТИ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ОТ ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ
В статье исследована зависимость критерия энергообеспеченности потребителя от ометаемой площади ветроколеса. Предложена инженерная методика определения коэффициентов суточной энергообеспеченности и замещения потребной энергии за расчетный период.
Ключевые слова: ветроэнергетическая установка, ветроколесо, коэффициент обеспеченности, скорость ветра.
S.K. Sheryazov, N.A. Chernov
ESTIMATION TECHNIQUE OF CONSUMERS ENERGY SUPPLY FROM THE WIND-DRIVEN ENERGETIC PLANT
Dependence of the consumer energy supply criterion on the windwheel swept area is researched in the article. The engineering technique for determination of the factors of daily energy supply and needful energy replacement for the calculation period is offered.
Key words: wind-driven energetic plant, windwheel, supply factor, wind speed.
Эффективное энергообеспечение сельскохозяйственных потребителей возможно путем совершенствования существующих систем энергоснабжения. Для повышения эффективности системы энергоснабжения за счет снижения затрат на топливно-энергетические ресурсы предлагается использовать возобновляемые источники энергии (ВИЭ).
Россия обладает огромными запасами возобновляемой энергии. Причем вследствие географического положения, разнообразия климата и ряда других особенностей возможности использования различных видов ВИЭ существенно варьируются.
Для энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей из числа ВИЭ наиболее перспективным является энергия ветрового потока. В России потенциальные ресурсы энергии ветра в год составляют 26,7 млрд т у.т., а установленная мощность ВЭУ около 15 МВт.
Для преобразования энергии ветра могут быть использованы различные виды ветроэнергетических установок (ВЭУ), различающиеся по принципу работы и конструктивному исполнению. Более широкое распространение получили установки с горизонтальной осью вращения, имеющие более высокий коэффициент использования энергии ветра [1].
