CC BY
125
УДК 621.31:628.9
РЕЗОНАНСНЫЕ СИСТЕМЫ СВЕТОДИОДНОГО ОСВЕЩЕНИЯ
Д.С. СТРЕБКОВ, академик РАСХП, директор, старший научный сотрудник
ЛЮ. ЮФЕРЕВ, кандидат технических наук, старший научный сотрудник
О.А. РОЩИН, кандидат технических наук
А.А. МИХАЛЕВ, аспирант
ВИЭСХ
E-mail: [email protected]
Резюме. В ВИЭСХ разработана экономичная пожаробезопасная резонансная система электроосвещения с использованием сверхярких диодов и люминесцентных ламп. В качестве источника энергии используется однопроводная резонансная высокочастотная электрическая система. Она может найти применение для электрического освещения помещений, зданий, улиц и регулируемых перекрестков. Разработано электрооборудование с резонансной системой питания по одно проводниковой линии на повышенной частоте свет ильников на светодиодах и с люминесцентными лампами.
Ключевые слова: резонансная система, однопроводни-ковая линия электропередачи, светодиодная лампа.
С 1992 г. по Всероссийском НИИ электрификации сельского хозяйства (ВИЭСХ) ведутся исследования по изучению и созданию системы передачи электрической энергии по однопроводниковой резонансной кабельной и воздушной линиям на повышенной частоте 11...4|.
Однопроводниковые линии позволяют передавать электрическую энергию на большие расстояния, чем традиционные, без применения шунтирующих реакторов и компенсаторов, уменьшить потери, исключить аварии, связанные с погодными явлениями, получить экономию цветных металлов.
От одного генератора по однопроводниковой линии можно питать /Vпотребителей, для этогодостаточно присоединить //обратных преобразователей состоящих из резонансного трансформатора, выпрямителя и преобразователя со стандартным выходным напряжением.
Линия электропередачи может бьггь воздушной или кабельной. В качестве воздушной линии можно использовать имеющиеся линии электропередачи.
Для электрического освещения помещений, здании, улиц разработано электрооборудование с резонансной системой питания по однопроводниковой линии на по-вышенной частоте светильников на светодиодах и с люминесцентными лампами.
Система электроосвещения (рис. 1) содержит источник питания 1, инвертор 2,
рето?тисный трансформатор 3, 4, электрическую линию 6 и светодиодные светильники 8. Инвертор выполнен в виде управляемого преобразователя частоты, соединенного с резонансным трансформатором или последовательным резонансным контуром, выход которого соединен с резонансной линией электропередачи.
В качестве источников электрической энергии можно использовать, как стационарные сети, так и автономные электростанции, работающие на местном топливе и возобновляемых источниках энергии.
Резонансная система электроосвещения работает следующим образом. Напряжение сети или любого другого источника электрической энергии / с напряжением 2...600 В, подводимое к инвертору 2, преобразуется в напряжение высокой частоты, и подается на резонансный трансформатор Тесла 3, 4, с высоковольтного вывода которого оно подается па резонансную линию электропередачи 6. Второй вывод трансформатора через конденсатор 5 соединяется с землей. Светильники # подсоединены параллельно: один вывод к высоковольтной линии, второй — к естественной емкости 7в виде изолированного проводящего тела. Фонари состоят из обратною преобразователя, лампы и собственной изолированной емкости.
Электромагнитная энергия перемещается от вывода с высоким потенциалом через светильники к естественной емкости с более низким потенциалом. За счет разности потенциалов через лампу протекает электрический ток, вызывающий свечение.
На сегодняшний день разработаны и изготавливаются новые источники света, которые можно питать от резонансной линии электропередачи — это компактные люминесцентные лампы, работающие при пониженных температурах окружающей среды, мощностью до 100 Вт и полупроводниковые светодиоды.
Наиболее экономичны и надежны светильники с полупроводниковыми сверхяркими светодиодами, светоотдача которых составляет до 130 лм/Вт, а срок службы до 50 тыс. ч при снижении светового потока на 20 %). Мы установили, что светодиодные светильники могут работать при питании по однопроводной линии, используя положительные и отрицательные полуволны реактивного тока.
Для уличного освещения можно использовать мно-
источниг
Піїт ОН ИЯ
\
преобрл-
соеатель
частоты
Рис.1. Блок-схема системы освещения со светильниками на люминесцентных лампах. ___________________________ Достижения науки и техники АПК, №10-2009
госветодиодные серийные фонари, например, марки УСС-Зб, УСС-70, модернизированные для питании от резонансной линии электропередачи. Они обеспечивают равномерное освещение белого цвета с уровнем освещенности на поверхности дороги 23...28 люкс, при потребляемой мощности 120 Вт. Цветовая температура у светодиодов 2700... 10000 К.
Светодиодное уличное освещение обеспечивает лучшую цветопередачу, по сравнению с натриевыми лампами (индекс цветопередачи составляет соответственно 65...85 и 25), потребляет меньше электроэнергии (120 Вт вместо 250 Вт), а резонансная система питания позволя-етуъе.тичтпйты]ротяженносгь участков без дополнительных трансформаторных подстанций (до 10 км).
Наиболее близки к светодиодным лампам — металлогалогенные. Основные их преимущества, по сравнению с лампами накаливания, — увеличенная в 3-4 раза светоотдача (до 85 лм/Вт), схожий со спектром дневного света спектр оптического излучения с цветовой температурой от 3000 до 6500 К, а также повышенная яркость, благодаря чему такие лампы можно назвать почти идеальными источниками концентрированного пучка света. Кроме того, их индекс цветопередачи варьирует от 80 до 95, что практически соответствует «естественной» передаче цветов освещаемого объекта (100).
Однако у этих ламп есть недостатки, по сравнению со светодиодными, важнейший из которых срок службы (до 10 ты с. ч), высокая рабочая температура, ультрафиолетовое излучение в спектре и опасность растрескивания колбы по окончании срока эксплуатации. Кроме того, для них рекомендуется цикличный режим работы.
Для освещения бытовых и промышленных помещений можно применять в зависимости от объема помещения и необходимого уровня освещенности фонари, как с одним, так и с большим количеством светодиодов. При этом они будут питаться от резонансной линии электропередачи с возможностью плавного управления уровнем освещения.
По итогам апробации разработанной в ВИЭСХ и за-патентованой системы электрическою освещения наос-нове светодиодных ламп с питанием от резонансной од-нопроводниковой линии (рис. 2) в ГУЛ ППЗ «Птичное» Россельхозакадемии мы установили следующее.
Сегодня клетки освещаются двумя лампами накаливания мощностью по 60 Вт (в сумме 120 Вт), при этом
Рие. 2. Ре.чонансная систсма освещспни клеток для выращи «аиия молодняка типы на основе светодиодов.
уровень освещенности клеток верх! 1его яруса равен 15 лк, нижнего — 5 лк. Таким образом, для освещения одной клетки при двухярусной конструкции расходуется 60 Вт.
Результаты апробации резонансной системы освещения свидетельствуют, что на одну птицеклетку размером 1 х 2 м достаточно двух светодиодных ламп мощностью по 1 Вт. То есть для освещения одной двух ярусной клетей расходуется 4 Вт. При этом светодиоды обеспечивают равномерное освещение независимо от яруса.
Резонансная система на основе светодиодных ламп позволяет организовать регулируемое освещение в пределах 2. .. 20 лк внутри .тобой клетки при постоянном спектре излучения (в то время как при изменении яркости ламп накаливания он также меняется), »гто положительно сказывается на развитии гпгиц.
Срок службы светодиодных ламп составляет 50 тыс. ч (при уменьшении светового потока на 20 %), у ламп накаливания до 1 тыс. ч (;5амена 30 % ежемесячно).
Выводы. Результаты производственной апробации разработанной однопроводной резонансной системы освещения на основе светодиодов свидетельствуют о ее высокой эффективности и экономичности.
Нормы освещенности внутри клеток обеспечиваются при монтаже двух светодиодных ламп мощностью по 1 Вт снаружи клетки с разных сторон по диагонали.
Однопроводную резонансную систему освещения можно использовать для замены существующих.
Литература.
!. Стрсбков Л■ С.. Некрасов А. И. Резонансные методы передачи электрической энергии, издание второе. Изд. ВИЭСХ, М., 2008.
2. Стрсбков Д. С., Юферев Л.Ю., Рощин О. А. Однопроводниковые системы электрического снабжения (освещения). Специализированна» выставки * Изделия и технологии двойного назначения. Диверсификация ОИК» // Сборник научных трудов и инженерных разработок. — М., 200/i. - С. т- 362.
3. Резонансная система электрического освещения. Экология и сельскохозяйственная техника. / Стребков Д.С.. Некрасов А.И., Юферев Л. Ю, Рощин О.А. // Материалы 5-й международно!/ научно-практической конференции 15-16 мая 2007 года. Экологические аспекты производства продукции животноводства и ыктротехшыогий. — С-П., 2007. — Т. 3. — С. 246-250.
4. Исследования однопроводниковой резонансной системы злектроснабжения/СтребковД.С., Некрасов А.И., Верютин В.И., Рощин О А.. Юферев Л. /О. //Достижения науки и техники АПК. — 2007. - Л» 6. стр. 6-К.
RESONANT SYSTEMS FOR LIGHT-DIODES ILLUMINATION
D.S. Strebkov, L.Yu. Yuferev, O.A. Roschin, A.A, Mikhalev
Summary. The economic fire-safety resonant system system of an electric lighting with use of bright diodes and luminescent lamps. Single-wire resonant high-frequency electrical power system is used as power source for lighting.
Достижения науки и техники АПК, №10-2009 -------------------------------------------------------- 21
Use of a wire or a cable with one thin vein allows to reduce the charge of nonferrous metals, to reduce capital expenses for lighting networks, to exclude an opportunity of short circuit in lines and plunder of cables and wires. The resonant power supply system can find application for economic fire-safety illumination of inhabited and industrial buildings, and also for illumination of rural settlements, a part of roads and streets.
Key words: resonant system, single-wire resonant power system, bright diodes lamps.
ТЕПЛОГЕНЕРАТОР НА ВОДОУГОЛЬНОМ ТОПЛИВЕ
УДК 662.6
H.M. ИВАНОВ, доктор технических наук, директор
В.Н. ДЕЛЯГИН, доктор технических наук, зав. лабораторией
A.В. ДЕЛЯГИН, аспирант СибИМЭ
B. И. МУ ГКО, доктор технических наук, директор ООО «ЭКОТЕХНИКА»
E-mail: sibime@ngs
Резюме. В работе рассматриваются вопросы изучения и обоснования параметров теплогенератора, работающего на водоугольном топливе, для использования в технологических процессах сельскохозяйственного производства. Приводятся результаты экспериментальных исследований рабочего макета такого теплогенератора. Сформулирован вывод о возможности и целесообразности использования водугольного топлива в аграрном производстве.
Ключевые слава: теплогенератор, водоугольное топливо.
Основное топливо, используемое в тепловых процессах сельскохозяйственного производства Сибири, — уголь и дистилляты, доля которых в обшей структуре ТЭБ составляет около 90 %. По своим потребительским свойствам эти виды топлива имеют диаметрально противоположенные характеристики. Наиболее значимые: цена угольного топлива — 1000 руб./т, дистиллятов — 20 000 руб./т, среднегодовой коэффициент использования — 0,30 и 0,80, штатный коэффициент для тепловых установок — 12 и 1 чел/Гкал соответственно. Идеальным можно считать топливо, которое стоит на уровне угля, а потребительские свойства соответствуют качеству жидкого топлива. В природе такого нет. Однако на сегодняшний день разработан достаточно близкий аналог — водоугольная суспензия (ВУС или ВУТ).
Водоугольное топливо представляет собой дисперсную систему, состоящую из тонкоизмельчённо-го угля, воды и реагента (пластификатора). Состав ВУТ: уголь (класс 0...500 мкм) — 59...70 %, вода — 29...40 %, пластификатор — 1 %. Температура воспламенения — 450...650 °С, горения — 900... 1050 °С. Оно обладает всеми технологическими свойствами жидкого топлива, позволяет автоматизировать производство тепловой энергии транспортируется в автоцистернах, хранится в закрытых резервуарах, со-
б)
ш 78,091
■ 77,182
ж 78,273
ш 79,364
а 80,455
81,545
82,636
Hi 83,727
■ 84,818
■ 85,909
above
□
а
90,909
131,818
172,72?
213.636
254,545
29S.45S
336,364
377,273
418.182
459.091
above
Рнс. 1. Зависимости от коэффициента избытка воздуха (ALPHA) и тепловой мощности топки (POWER): а) КПД топки (KPD): б> образования окислов азота (NOx)\ в) образования окиси углерода (СО).
22
Достижения науки и техники АПК, N210-2009
