CC BY
42
УДК 630*532.5; 66.29.17; 66.087.92 В.А. Соколова
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАН И Й ВЛИЯН ИЯ Э Ф ФЕКТА БИПОЛЯРНОСТИ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ НА ИНТЕНСИВНОСТЬ И КАЧЕСТВО СКВОЗНОЙ ПРОПИТКИ
В статье рассматривается вопрос о возможности применения эффекта биполярности к процессу сквозной пропитки древесины. Приведены результаты экспериментальных исследований процессов электрокинетической пропитки. Изучено влияние эффекта биполярности обезвоживания на интенсивность и качество сквозной пропитки.
Ключевые слова: сушка, обезвоживание, пропитка, электроды, электроосмос.
V.A. Sokolova RESU LTS OF THE EXPERIMENTAL RESEARCH OF THE DEHYDRATION BIPOLARITY EFFECT INFLUENCE ON THROUGH IMPREGNATION INTENSITY AND QUALITY
The problem of the possibility of bipolarity effect application to the process of wood through impregnation is considered in the article. The results of the experimental research of the electrokinetic impregnation processes are given. Dehydration bipolarity effect influence on through impregnation intensity and quality is studied.
Key words: drying, dehydration, impregnation, electrodes, electroosmosis.
В литературе известно, что обнаруженный группой ученых ЦНИИ лесосплава эффект биполярности позволил применить электрокинетический метод удаления влаги к обезвоживанию древесины и повысить эффективность процесса. Встал вопрос о возможности применения эффекта биполярности к процессу сквозной пропитки древесины.
Для проведения экспериментальных исследований процессов электрокинетической пропитки была разработана новая электрическая схема и создана установка.
Известно, что с целью осуществления процессов электрокинетического течения жидкости необходимо плотное прилегание электродов к поверхности образцов древесины. С этой целью была разработана специальная механическая установка (рис. 1), в которой для однополярной пропитки между поверхностью древесины и электродами размещались специальные резиновые прокладки, куда направлялась подпитывающая жидкость.
Рис. 1. Схема экспериментальной установки для электрокинетической пропитки:
1 - регулятор напряжения; 2 - трансформатор; 3 - выпрямитель; 4 - миллиамперметр; 5 - вольтметр; 6 - электроды; 7 - сборник вытекающей жидкости; 8 - образец древесины; 9 - резиновые прокладки;
10 - емкость с подпитывающей жидкостью
Присутствие жидкости в области электрод-дерево увеличивало площадь контакта в результате заполнения капилляров.
Для биполярной пропитки древесины был разработан специальный бандаж, позволяющий подводить жидкость в область, где в образце происходило изменение знака ^-потенциала (изоэлектрическая точка) (рис. 2).
В качестве электродов использовались металлы III и IV группы периодической таблицы Д.И. Менделеева в виде пластин.
Рис. 2. Специальный бандаж для биполярной пропитки: 1 - бандаж; 2 - корпус; 3 - резиновая прокладка;
4 - образец древесины; 5 - электроды; 6 - сливная емкость; 7 - емкость истекающей жидкости;
8 - емкость с пропитывающей жидкостью
Замеры температуры разогрева древесины производятся с помощью термометра электрического транзисторного типа ТЭТ-2, датчики которого устанавливаются в 3-х точках по длине образца: у катода (Тк), анода (Та) и в центре (Тц) образца.
Эксперименты проводились в следующей последовательности. Образцы древесины взвешиваются, номеруются и устанавливаются между электродами. Осуществляется плотный контакт электродов с поверхностью образцов с помощью дополнительных стяжек. Затем к электродам подводится постоянное электрическое напряжение выбранного значения от 625 до 5000 В с шагом 625 В.
Выбор значения напряжения определяется следующими факторами:
- верхний предел ограничивается появлением искрения в месте контакта древесины и электродов;
- нижний предел значения напряжения такой, при котором истечение жидкости из древесины прекращается.
Исследования проводились на образцах, изготовленных из ГОСТированных пиломатериалов древесины различных пород. Круглые материалы перед пропиткой подвергались окорке.
В результате экспериментальных исследований установлено:
1. При однополярном течении жидкости в случае, когда в качестве анода применяется медь, а в качестве катода, например, олово, процесс быстро прекращается. В результате прианодная область быстро обсыхает, сила тока при этом снижается из-за роста сопротивления среды.
2. В случае подпитки анода влажность древесины по длине образца становится практически постоянной, что позволяет продолжить пропитку.
3. Величина электрического тока от времени практически не изменяется и процесс стабилизируется.
4. Скорость истечения жидкости практически постоянна. При этом напряженность поля равна 15 В/см.
5. Установлено, что в случае подпитки процесса биполярного истечения путем установки бандажа в область изоэлектрической точки (ИЭТ) пропитка происходит в оба направления от ИЭТ.
6. В процессе биполярной пропитки плотность тока растет по времени и от напряженности.
7. В случае биполярного течения жидкости сила тока по времени растет как при обезвоживании, так и при пропитке. При этом происходит рост плотности тока от напряженности и времени процесса.
8
4
2
8. Исследования показали, что расположение металлов по их эффективности сохраняется, хотя коэффициент эффективности по величине меняется: для березы Кэ=0,7—0,8 (материал титан), Кэ=0,2-0,3 (материал олово), Кэ=0,65 (материал алюминий).
УДК 621.3 Н.П. Боярская, В.П. Довгун
ГАРМОНИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ С НЕЛИНЕЙНЫМИ НАГРУЗКАМИ
В статье рассмотрен метод анализа установившихся режимов в сетях электроснабжения, содержащих импульсные преобразователи, управляемые и неуправляемые выпрямители. Его особенность заключается в том, что используется спектральное представление переменных и законов управления коммутируемыми элементами. Приведены примеры анализа коммутируемых цепей с помощью предлагаемого метода.
Ключевые слова: импульсные преобразователи, гармонический анализ, нелинейные нагрузки.
N.P. Boyarskaya, V.P. Dovgun HARMONIOUS ANALYSIS OF THE PROCESSES IN ELECTRIC NETWORKS WITH NONLINEAR LOADINGS
Technique of the fixed modes analysis in the networks of an electrical supply containing pulse converters, controlled and uncontrolled rectifiers is considered in the article. Its peculiarity is that spectral representation of variables and management laws is used by the commutatable elements. Examples of the commutatable chains analysis by means of the offered technique are given.
Key words: pulse converters, harmonious analysis, nonlinear loadings.
В последнее десятилетие в распределительных сетях резко возросла доля нелинейных нагрузок. В первую очередь такими нагрузками являются импульсные преобразователи. Широкое распространение импульсных преобразователей в современных энергосберегающих системах электропитания объясняется тем, что они имеют значительные преимущества перед традиционными непрерывными источниками. Эти преимущества заключаются в более высоком КПД, меньших габаритах и массе. В настоящее время импульсные преобразователи, работающие на частотах переключения от десятков до сотен килогерц, используются в источниках вторичного электропитания компьютеров, систем телекоммуникаций, технологических установок, бытовой техники и т.п.
Существенный недостаток импульсных преобразователей заключается в том, что они являются источниками кондуктивных и радиопомех, возникающих в процессе переключения. Это объясняется схемными особенностями импульсных преобразователей. Периодические коммутации вентилей приводят к тому, что ток, потребляемый преобразователями, имеет форму коротких импульсов. В результате повышается уровень гармоник в сети, к которой подключен преобразователь.
Высокий уровень содержания гармоник отрицательно влияет на эффективность работы промышленного электрооборудования, бытовых приборов, вычислительной техники, приводит к ускоренному старению оборудования [1]. Поэтому анализ гармонического состава напряжений и токов в электрических сетях, в том числе в сетях напряжением 0,4 кВ, представляет важную и актуальную задачу.
В настоящее время для моделирования цепей с импульсными преобразователями широко используются программы схемотехнического моделирования, такие, как Рврюе или МиШат [2-3]. В то же время важное значение имеют аналитические методы расчета, так как они позволяют понять особенности распространения гармоник токов и напряжений в сетях электроснабжения, исследовать влияние конфигурации сети на уровень гармоник, оценить последствия роста доли нелинейных нагрузок в распределительных сетях.
Анализ электрических цепей с импульсными преобразователями сопряжен с серьезными трудностями. Причина в том, что коммутации изменяют топологию цепи, поэтому работа импульсного преобразователя представляет периодическую последовательность различных режимов. Для аналитического расчета таких систем необходимы специализированные методы.
