Научная статья на тему 'Сравнительный экспериментальный анализ по электромагнитной совместимости разрядных и светодиодных искусственных источников света для растениеводства'

Сравнительный экспериментальный анализ по электромагнитной совместимости разрядных и светодиодных искусственных источников света для растениеводства Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
398
60
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ГАРМОНИКИ ТОКА / ИЗМЕНЕНИЕ УРОВНЯ НАПРЯЖЕНИЯ / СВЕТОДИОДНЫЕ ФИТОСВЕТИЛЬНИКИ / ФИТОСВЕТИЛЬНИКИ С РАЗРЯДНЫМИ ЛАМПАМИ / FOTOVITRINY WITH THE DISCHARGE LAMP / LED FOTOVITRINY / CHANGE IN LEVEL OF VOLTAGE / HARMONIC CURRENT

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Кондратьева Надежда Петровна, Терентьев Павел Валерьевич, Филатов Дмитрий Алексеевич

Введение: в настоящее время, как в России, так и за рубежом, проводятся исследования по замене светильников с разрядными лампами на светодиодные для облучения растений. Анализ показал, что все эти исследования посвящены влиянию систем освещения на растения. Исследования по электромагнитной совместимости светильников с системами электроснабжения отсутствуют. Изучение взаимного влияния разрядных и светодиодных источников света и питающих электросетей является целью настоящей работы. Материалы и методы: объектом исследования являются светильники с лампами ДНаЗ и светодиодные фито светильники. Для исследований использовано следующее основное оборудование: линейный автотрасформатор регулировочный марки РНО-250-2-М, анализатор качества электроэнергии марки AR-5L фирмы Circutor, люксметр марки Testo 545. Результаты: на основании результатов исследований получены математические выражения изменения фактических величин электрических параметров светильников при изменении уровня питающего напряжения. Получены спектрограммы и суммарные коэффициенты гармонических составляющих тока для светильника с лампой ДНаЗ (34,8 %) и для светодиодного фитосветильника (49,5 %). Обсуждение: при изменении уровня питающего напряжения ±10 % от Uном изменяется величина активной мощности, величины тока и светового потока для тепличных светильников с лампой ДНаЗ, потребляемая активная мощность и световой поток светодиодных фитосветильников остаются неизменными и равны номинальным значениям. Суммарный коэффициент гармонических составляющих тока светодиодного фитосветильника в 1,4 раза больше, чем светильников с разрядными лампами. Заключение: светодиодные тепличные светильники в сравнении со светильниками с разрядными лампами с ЭмПРА лучше по стабилизации потребляемой активной мощности и светового потока при изменении уровня питающего напряжения. Однако суммарный коэффициент гармонических составляющих тока светодиодных фитосветильников в 1,4 раза больше, чем светильников с разрядными лампами, что может негативно сказаться на работе питающих электросетей, что требует дальнейших исследований.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Кондратьева Надежда Петровна, Терентьев Павел Валерьевич, Филатов Дмитрий Алексеевич

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

COMPARATIVE EXPERIMENTAL ANALYSIS OF ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY HID AND LED ARTIFICIAL LIGHT SOURCES FOR CROP PRODUCTION

At present, both in Russia and abroad, studies are being conducted to replace lamps with discharge lamps with led for irradiation of plants. The analysis showed that all these studies are devoted to the influence of lighting systems on plants. There are no studies on electromagnetic compatibility of lamps with power supply systems. The study of the mutual influence of discharge and led light sources and power supply networks is the purpose of this work. Materials and methods: The objects of the study are lamps with lamps Bottoms and led phyto lamps. For research used the following main equipment: linear autotransformer adjustment marks RNO-250-2-M analyzer, power quality brand AR-5L firm Circutor, brand luxmeter Testo 545. Results: on the basis of the research results, mathematical expressions of changes in the actual value of the electrical parameters of the lamps when the level of the supply voltage changes is obtained. The obtained spectrogram and the total coefficients of the harmonic components of the current for the lamp with the lamp, both Ayutthaya (34,8 %) and phyto for led lamp (49,5 %). Discussion: when the level of supply voltage ±10 % of the Unom changes the value of active power, current and luminous flux for greenhouse lamps with a lamp Bottoms, active power consumption and luminous flux of led phyto lamps remain unchanged and equal to the nominal values. The total coefficient of harmonic components of the current of led phyto lamp is 1.4 times more than lamps with discharge lamps. Conclusion: led greenhouse lamps in comparison with lamps with discharge lamps with EMP better to stabilize the consumption of active power and light flux when changing the level of supply voltage. However, the total coefficient of harmonic components of the current of led phyto-luminaires is 1.4 times more than lamps with discharge lamps, which can adversely affect the operation of the power supply networks, which requires further research.

Текст научной работы на тему «Сравнительный экспериментальный анализ по электромагнитной совместимости разрядных и светодиодных искусственных источников света для растениеводства»

About the author:

Maxim V. Nikiforov, degree applicant, the chair «Transport and technological machines and complexes»

Address: Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Tver State Agricultural Academy»,

Tver (Russia), 170904, Tver Région, Sakharovo, Marshal Vasilevsky Str., 7

E-mail: mnikiforov@tvgsha.ru

Spin-code: 5943-6237

Author have read and approved the final manuscript.

05.20.02 УДК 628.9

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПО ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ РАЗРЯДНЫХ И СВЕТОДИОДНЫХ ИСКУССТВЕННЫХ ИСТОЧНИКОВ СВЕТА ДЛЯ РАСТЕНИЕВОДСТВА

© 2018

Надежда Петровна Кондратьева, доктор технических наук, профессор, заведующая кафедрой «Автоматизированный электропривод» ФГБОУ ВО «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия», Ижевск (Россия) Павел Валерьевич Терентьев, кандидат технических наук, доцент кафедры «Механизация животноводства и электрификация сельского хозяйства» ФГБОУ ВО «Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия», Н. Новгород (Россия) Дмитрий Алексеевич Филатов, кандидат технических наук, доцент кафедры «Механизация животноводства и электрификация сельского хозяйства» ФГБОУ ВО «Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия», Н. Новгород (Россия)

Аннотация

Введение: в настоящее время, как в России, так и за рубежом, проводятся исследования по замене светильников с разрядными лампами на светодиодные для облучения растений. Анализ показал, что все эти исследования посвящены влиянию систем освещения на растения. Исследования по электромагнитной совместимости светильников с системами электроснабжения отсутствуют. Изучение взаимного влияния разрядных и светодиодных источников света и питающих электросетей является целью настоящей работы.

Материалы и методы: объектом исследования являются светильники с лампами ДНаЗ и светодиодные фито светильники. Для исследований использовано следующее основное оборудование: линейный автотрасформа-тор регулировочный марки РНО-250-2-М, анализатор качества электроэнергии марки AR-5L фирмы Circutor, люксметр марки Testo 545.

Результаты: на основании результатов исследований получены математические выражения изменения фактических величин электрических параметров светильников при изменении уровня питающего напряжения. Получены спектрограммы и суммарные коэффициенты гармонических составляющих тока для светильника с лампой ДНаЗ (34,8 %) и для светодиодного фитосветильника (49,5 %).

Обсуждение: при изменении уровня питающего напряжения ±10 % от ином изменяется величина активной мощности, величины тока и светового потока для тепличных светильников с лампой ДНаЗ, потребляемая активная мощность и световой поток светодиодных фитосветильников остаются неизменными и равны номинальным значениям. Суммарный коэффициент гармонических составляющих тока светодиодного фитосветильника в 1,4 раза больше, чем светильников с разрядными лампами.

Заключение: светодиодные тепличные светильники в сравнении со светильниками с разрядными лампами с ЭмПРА лучше по стабилизации потребляемой активной мощности и светового потока при изменении уровня питающего напряжения. Однако суммарный коэффициент гармонических составляющих тока светодиодных фитосветильников в 1,4 раза больше, чем светильников с разрядными лампами, что может негативно сказаться на работе питающих электросетей, что требует дальнейших исследований.

Ключевые слова: гармоники тока, изменение уровня напряжения, светодиодные фитосветильники, фитосве-тильники с разрядными лампами.

Для цитирования: Кондратьева Н. П., Терентьев П. В., Филатов Д. А. Сравнительный экспериментальный анализ по электромагнитной совместимости разрядных и светодиодных искусственных источников света для растениеводства // Вестник НГИЭИ. 2018. № 12 (91). С. 39-49.

COMPARATIVE EXPERIMENTAL ANALYSIS OF ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY HID

Nadezhda Petrovna Kondratyeva, Dr. Sci. (Engineering), Professor, head of the chair «Automated electric drive» Izhevsk state agricultural Academy, Izhevsk (Russia) Pavel Valerievich Terentyev, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair «Livestock mechanization and electrification of agriculture» Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, Nizhny Novgorod (Russia) Dmitry Alekseevich Filatov, Ph. D. (Engineering), associate professor of the chair «Livestock mechanization and electrification of agriculture» Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, Nizhny Novgorod (Russia)

Introduction: at present, both in Russia and abroad, studies are being conducted to replace lamps with discharge lamps with led for irradiation of plants. The analysis showed that all these studies are devoted to the influence of lighting systems on plants. There are no studies on electromagnetic compatibility of lamps with power supply systems. The study of the mutual influence of discharge and led light sources and power supply networks is the purpose of this work. Materials and methods: The objects of the study are lamps with lamps Bottoms and led phyto lamps. For research used the following main equipment: linear autotransformer adjustment marks RNO-250-2-M analyzer, power quality brand AR-5L firm Circutor, brand luxmeter Testo 545.

Results: on the basis of the research results, mathematical expressions of changes in the actual value of the electrical parameters of the lamps when the level of the supply voltage changes is obtained. The obtained spectrogram and the total coefficients of the harmonic components of the current for the lamp with the lamp, both Ayutthaya (34,8 %) and phyto for led lamp (49,5 %).

Discussion: when the level of supply voltage ±10 % of the Unom changes the value of active power, current and luminous flux for greenhouse lamps with a lamp Bottoms, active power consumption and luminous flux of led phyto lamps remain unchanged and equal to the nominal values. The total coefficient of harmonic components of the current of led phyto lamp is 1.4 times more than lamps with discharge lamps.

Conclusion: led greenhouse lamps in comparison with lamps with discharge lamps with EMP better to stabilize the consumption of active power and light flux when changing the level of supply voltage. However, the total coefficient of harmonic components of the current of led phyto-luminaires is 1.4 times more than lamps with discharge lamps, which can adversely affect the operation of the power supply networks, which requires further research. Keywords: fotovitriny with the discharge lamp, led fotovitriny, change in level of voltage, harmonic current.

For citation: Kondratyeva N. P., Terentyev P. V., Filatov D. A., Comparative experimental analysis of electromagnetic compatibility hid and led artificial light sources for crop production // Bulletin NGIEI. 2018. № 12 (91). P. 39-49.

AND LED ARTIFICIAL LIGHT SOURCES FOR CROP PRODUCTION

© 2018

Abstract

Развитие растениеводства является одной из приоритетных задач в развитии всего агропромышленного комплекса России [1, с. 4; 2, с. 3]. Одной из задач для развития растениеводства является снижение энергоемкости продукции. Наиболее эффективными отработанными технологиями в светокультуре растений на сегодняшний день являются светильники с лампами ДНаТ и ДНаЗ. В настоящее время, как в России, так и за рубежом, проводятся исследования по замене светильников с разрядными лампами на светодиодные для облучения растений.

В работе [3, с. 107] показаны результаты исследований светодиодных облучателей с красно-

Введение

синей областью спектра на ростовые процессы и активность фотоситетического аппарата у растений картофеля сорта «Невский». В ходе проведения эксперимента сравнивались лампы ДНАТ, светодиодные облучатели с максимумами излучения 660+450 нм в соотношении красного и синего света 2:1 и светодиодные облучатели с максимумами излучения 630+470 нм в соотношении красного и синего света 2:1. Интенсивность освещения на высоте верхних листьев растений 240-280 мкмоль фото-новм-2с-1. Фотопериод составлял 16 часов. В результате проведенного эксперимента было установлено, что растения, выращенные под лампами ДНаТ, показали наиболее высокую скорость роста,

скорость фотоситеза и массы клубней в сравнении со светодиодными облучателями с максимумами излучения 630+470 нм. Аналогичные показатели сопоставимы между растениями, выращенными под лампами ДНаТ, и растениями, выращенными под светодиодными облучателями с максимумами излучения 660+450 нм.

В работе [4, с. 82] показаны результаты исследований влияния светодиодных облучателей с долей красного: еленого:синего спектра 56:24:20, облучателей с люминесцентными лампами и облучателей с лампами ДНаТ на рост и развитие рассады томата. Фотопериод - 16 часов. В результате проведенного эксперимента было установлено, что у растений томатов, выращенных под светодиодными облучателями, сырая масса меньше в 2 раза в сравнении с облучателями с люминесцентными лампами и облучателями с лампами ДНаТ.

В работе [5, с. 24] показаны результаты исследований спектрального состава на рост и массу пшеницы, клубней картофеля, китайской капусты. Показано, что для роста растений наиболее эффективны оптические спектры красной и синей областей с длинами волн 640-660 нм и 430-460 нм соответственно. Установлено, что подсвечивание красным светом способствует фазе прорастания пшеницы и увеличивает показатель выхода 1-го листа в 2,5 раза. Экспериментально определено влияние красного и синего света на урожайность мини-клубней картофеля: светодиодные лампы в режиме 660+450 нм могут заменить натриевые, поскольку значения массы клубней картофеля при разном освещении оказались близкими, составив 176,1 и 183,6 г соответственно. Определено, что при выращивании китайской капусты светодиодные облучатели тоже могут заменить натриевые: содержание белка составило 17,4 мг/г и 16,4 мг/г соответственно, а доля растворимых сахаров от общего объема сахаров - 100 и 50 процентов соответственно.

В работе [6, с. 158] показано, что при уровне освещения 350-400 мкмоль на 1 кв. м в секунду светильники на основе красных и синих светодио-дов по плотности потока фотонов в целом обеспечивают адекватные условия освещения для выращивания растений картофеля и китайской капусты. В работе [7, с. 60] показаны перспективы замены светильников с лампами ДНаТ на светильники на основе красных и синих светодиодов.

В работе [8, с. 32] показаны исследования по комбинированному применению светильников с лампами ДНаТ и светодиодных светильников. Установлено, что при досвечивании натриевыми лампами и светодиодными светильниками в цено-

зе добавление 7 % света повысило урожайность огурца на 10 %.

В работе [9, с. 264] приводятся результаты исследований влияния соотношения зеленого и красного цветов света в спектре излучателя на рост, развитие, урожайность и качество салата, выращиваемого на гидропонной установке. продуктивность салата, выращенного при отсутствии солнечной радиации под спектром с соотношением энергии потока в спектральных поддиапазонах Б:0^ = 31 % : 10 % : 59 % (^ = 1:6) выше на 22,1 % по выходу сухого и на 22,8 % органического вещества по сравнению со спектром В^^ = = 26 % : 47 % : 27 % ^^ = 1:0,6). Изменение соотношения G:R в спектре излучателя в сторону уменьшения при соответствующей доли в синем поддиапазоне ведет к увеличению накопления сухого и органического веществ в растениях салата.

В работе [10, с. 32] показана на примере ме-ристемных растений винограда эффективность применения светодиодной фитоустановки и ее влияние на прирост площади листовой поверхности. Показано, что светодиодный облучатель с меняющимся спектральным составом, в сравнении с люминесцентным облучателем, на этапе укоренения микропобегов винограда способствует существенному увеличению площади листовой поверхности микрорастений при 100-процентном укоренении побегов. Мигающий фитооблучатель и фитооблуча-тель с УФ-светодиодами, в сравнении с люминесцентным, на этапе адаптации микрорастений винограда способствовали увеличению площади листовой поверхности растений, но несущественно.

В работах [11, с. 327; 12, с. 843] при одном уровне освещенности сравнивалась продуктивность салатных культур с традиционным источником света и цветными СД-излучателями. Полученные при этом результаты не подтверждали радикальных преимуществ «цветных» композиций СД-излучателей.

В работе [13, с. 431] изложено обоснование применения комбинированного режима облучения растений светодиодными облучателями, учитывающего особенности процесса фотосинтеза. Предлагаемый энергосберегающий комбинированный режим облучения, состоящий из комбинации импульсного и традиционного непрерывного способов облучения растений, позволяет повысить КПД. фотосинтеза.

В проектах [14, с. 1; 15, с. 1; 16, с. 1] проведена замена действующих систем освещения с натриевыми лампами на светодиодные светильники с целью экономии электроэнергии. Ожидаемая экономия 20-46 %.

Анализ показал, что все эти исследования посвящены влиянию систем освещения на растения. Исследования по электромагнитной совместимости (ЭМС) светильников с системами электроснабжения отсутствуют. ЭМС технических средств: способность технического средства функционировать с заданным качеством в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех (ЭПМ) другим техническим средствам [17, с. 2]. Уровень электромагнитной совместимости в системе электроснабжения: регламентированный уровень кондуктивной ЭМП, используемый в качестве опорного для координации между допустимым уровнем помех, вносимым техническими средствами пользователей электрических сетей, и уровнем помех, воспринимаемым техническими средствами, подключенными к электрической сети, без нарушения их нормального функционирования. Кондуктивная ЭМП: электромагнитная помеха, распространяющаяся по проводникам электрической сети. Кондуктивные ЭМП могут ухудшить качество функционирования устройств, электроустановок или систем, или вызвать их повреждение [18, с. 3]. Параметры этой группы ЭМП в РФ относятся к показателям качества электрической энергии. Изучение взаимного влияния

разрядных и светодиодных источников света и питающих электросетей является целью настоящей работы.

Материалы и методы

Объектом исследования являются светильники типа ЖСП с электромагнитной пускорегули-рующей аппаратурой (ЭмПРА) с натриевыми лампами высокого давления с зеркальным отражателем (ДНаЗ) фирмы ОАО «КЭТЗ» и светодиодные фи-тосветильники фирмы ООО «ОКБ Луч». Исследования по электромагнитной совместимости светильников с питающими электрическими сетями проводились в лаборатории «Светотехника» Нижегородской ГСХА. Для исследований использовано следующее основное оборудование: линейный авто-трасформатор регулировочный (ЛАТР) марки РНО-250-2-М, анализатор качества электроэнергии марки AR-5L фирмы Circutor, люксметр марки Testo 545 фирмы Testo. Регулировка питающего напряжения для источника света осуществлялась линейным ав-тотрасформатором. Показания электрических параметров снимались анализатором качества электроэнергии AR-5L (рис. 1), уровень освещенности -люксметром марки Testo 545. Измерения проводились на 2 источниках света каждого типа по 3 измерения каждой точки.

Рис. 1. Электротехнический комплекс для измерения электрических величин источников света Fig. 1. Electrical system for measuring electrical quantities of the light sources

Результаты

На светотехнические и эксплуатационные характеристики источников излучения большое значение оказывает изменение уровня питающего напряжения. Согласно ГОСТ 32144-2013 допустимы отклонения напряжения на границе балансовой принадлеж-

ности ±10 % ином. На рисунке 2 показаны результаты исследований влияния уровня питающего напряжения на активную мощность светильника ЖСП30Т с лампой ДНаЗ. При напряжении 0,9 ином потребляемая активная мощность 0,8Рном. При напряжении 1,1ином потребляемая активная мощность 1,24Рном.

1,30 1,20 1,10

<D

J 1,00

о и

Рч

0,90 0,80 0,70

0,90

0,95

1,00 Uhom, о.е.

1,05

1,10

Рис. 2. Зависимость потребления активной мощности светильника с лампой ДНаЗ от изменения уровня питающего напряжения Fig. 2. Dependence of active power consumption of the lamp with the lamp HPS from changing the level of supply voltage

На основании результатов исследований с помощью программы М8 Ех8е1 получено математическое выражение изменения фактического потребления активной мощности РФ, при изменении уровня питающего напряжения:

Рф.ДНАЗ = Рном • (2,28 • К -1,28), Я2 = 0,9959 , (1) где Р - номинальное потребление активной мощ-

ил,

изменение уровня питающе-

ности, Вт; к =

ф _

го напряжения, о. е.; иф - фактическое напряжение, В; ином - номинальное напряжение, В; Я2 -

коэффициент детерминации, о. е.

На рисунке 3 показаны результаты исследования влияния уровня питающего напряжения на величину тока светильника ЖСП с лампой ДНаЗ. При напряжении 0,9 ином величина тока 0,88Тном. При напряжении 1,1ином величина тока 1,14Тном.

U „

1,30

1,20

1,10

oj

о 1,00

0,90

0,80

0,70

0,90

0,95

1,00

Uном, е.

1,05

1,10

Рис. 3. Зависимость уровня тока светильника с лампой ДНаЗ от изменения уровня питающего напряжения Fig. 3. The dependence of the current level of the lamp with the lamp HPS from changing the level of supply voltage

На основании результатов исследований с помощью программы М8 Ех8е1 получено математическое выражение изменения фактической величины тока 1Ф при изменении уровня питающего напряжения:

1ф.днлэ = I^ • (1,35 • Ки - 0,35), Я2 = 0,9974, (2)

где 1ном - номинальный ток, А.

На рисунке 4 показаны результаты исследования влияния уровня питающего напряжения на световой поток светильника ЖСП с лампой ДНаЗ. При напряжении 0,9- ином световой поток

Ином, о.е.

Рис. 4. Зависимость уровня светового потока светильника с лампой ДНаЗ от изменения уровня питающего напряжения Fig. 4. Dependence of the light flux level of the lamp with the lamp HPS from changing the level of supply voltage

0,78Фином. При напряжении 1,1ином световой поток 1,26-Фином.

На основании результатов исследований с помощью программы М8 Ех8е1 получено математическое выражение изменения фактического светового потока Фф при изменении уровня питающего напряжения:

Фф . днаЗ = Ф.ом • (2,54 • Ки -1,54) , Я2 = 0,9949 (3) где Фином - номинальный световой поток, лм;

К = иф - изменение уровня питающего напряже-

и и

ном

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

ния, о. е.

На основании результатов исследований получены математические выражения изменения фактического потребления активной мощности РФ, величины тока 1Ф и светового потока Фф при изменении уровня питающего напряжения для светодиодных фитосветильников:

Рф.ьЕоыс = Ром = const, R2 = 1; (4)

IФ. LEDluc = Iом ■ (-0,93 • KU +1,93), R2 = 0,9976; (5)

Фф.LEDluc = Фином = COnSt, R2 = 1. (6)

Проведенные исследования показали, что потребляемая активная мощность и световой поток для светодиодных фитосветильников остаются неизменными и равны номинальным значениям при изменении уровня питающего напряжения ±10 % от ином. Стабилизация параметров происходит главным образом за счет изменения величины тока.

На рисунке 5 представлены результаты исследования влияния уровня питающего напряжения на

величину тока светодиодного фитосветильника фирмы ООО ОКБ Луч. При напряжении 0,9 ином величина тока 1,11ном. При напряжении 1,1ином величина тока 0,9 1ном.

ГОСТ 32144-2013 ограничивает величину гармоник напряжения и не ограничивает величину гармоник тока. Однако большие величины этих гармоник приводят к следующим негативным, а иногда и катастрофическим последствиям [19, с. 54; 20, с. 10]:

- к перегрузке распределительных сетей из-за увеличения действующего значения тока;

- к перегрузке нулевых проводников и выходу их из строя из-за суммирования токов высших гармоник, кратным трем;

- к дополнительным потерям электрической энергии в электроприемниках и электрических сетях.

Результаты исследований величин генерируемых гармоник тока разрядными и светодиодными источниками света представлены на рисунках 6-7.

0,90

0,95

1,05

1,10

1,00 Ином, о.е.

Рис. 5. Зависимость уровня тока светодиодного светильника от изменения уровня питающего напряжения Fig. 5. The dependence of the current level of the led lamp on changes in the supply voltage

Q Я н

35 30 25 20 15 10 5 0

I I I I

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

№ гармоники, n

Рис. 6. Спектрограмма токов высших гармоник светильника с лампой ДНаЗ Fig. 6. Spectrogram of currents of higher harmonics of the lamp with the lamp HPS

35 30 25 20

Q ffi

H 15

10 5 0

3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 39

№ гармоники, n

Рис. 7. Спектрограмма токов высших гармоник светодиодного светильника Fig. 7. Spectrogram of currents of higher harmonics of led lamp

Измеренный суммарный коэффициент гармонических составляющих тока для светильника ЖСП с лампой ДНаЗ равен 34,8 %. Измеренный суммарный коэффициент гармонических составляющих тока для фито светильника ООО ОКБ Луч равен 49,5 %.

Обсуждение

Проведенные исследования по электромагнитной совместимости различных типов тепличных светильников с питающими электрическими сетями показали следующие результаты.

Изменение уровня питающего напряжения приводит к изменениям фактического потребления активной мощности, величины тока и светового потока для тепличных светильников ЖСП с ЭмПРА с лампой ДНаЗ. Получены математические модели.

Потребляемая активная мощность и световой поток светодиодных фитосветильников остаются неизменными и равны номинальным значениям при

изменении уровня питающего напряжения ±10 % от ином. Стабилизация параметров происходит главным образом за счет изменения величины тока. Получены математические модели.

Суммарный коэффициент гармонических составляющих тока светодиодного фитосветильника в 1,4 раза больше, чем светильников с разрядными лампами.

Заключение

Светодиодные тепличные светильники в сравнении со светильниками с разрядными лампами с ЭмПРА лучше по стабилизации потребляемой активной мощности и светового потока при изменении уровня питающего напряжения. Однако суммарный коэффициент гармонических составляющих тока светодиодных фитосветильников в 1,4 раза больше, чем светильников с разрядными лампами, что может негативно сказаться на работе питающих электросетей, что требует дальнейших исследований.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. План реализации государственной программы Развитие АПК на 2017-2019 годы [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.mcx-nnov.ru/programma_razv_apk/ План реализации государственной программы Развитие АПК на 2017-2019 годы.

2. Постановление Правительства Нижегородской области от 06.03.2015 № 118 «Развитие агропромышленного комплекса Нижегородской области» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://docs.cntd.ru/ document/465505664/ Постановление Правительства Нижегородской области от 06.03.2015 №118 «Развитие агропромышленного комплекса Нижегородской области».

3. Мартиросян Ю. Ц., Полякова М. Н., Диловарова Т. А., Кособрюхов А. А. Фотосинтез и продуктивность растений картофеля в условиях различного спектрального облучения // Сельскохозяйственная биология. 2013. № 1. С. 107-112.

4. Ракутько С. А., Маркова А. Е., Судаченко В. Н., Колянова Т. В. Определение эффективности светодиодных источников облучения при выращивании рассады томата и огурца // Сборник научных трудов ГНУ СЗНИИМЭСХ Россельхозакадемии. 2013. № 84. С. 82-89.

5. Тертышная Ю. В., Левина Н. С. Влияние спектрального состава света на развитие сельскохозяйственных культур // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2016. № 5. С. 24-29.

6. Нечаева Е. Х., Царевская В. М. Перспективы использования светодиодного досвечивания // Актуальные проблемы аграрной науки и пути их решения. Сборник трудов. 2016. С. 158-161.

7. Прокофьев А., Туркин А., Яковлев А. Перспективы применения светодиодов в растениеводстве // Полупроводниковая светотехника. 2010. № 5. С. 60-63.

8. Стукс А., Поляковский В. Выращивание со светодиодами // Мир теплиц. 2015. № 4. С. 32-33.

9. Мишанов А. П., Маркова А. Е., Ракутько С. А., Бровцин В. Н., Ракутько Е. Н. Влияние соотношения долей зеленого и красного излучения на биометрические показатели салата // Технологии и технические средства. 2015. № 87. С. 264-272.

10. Кондратьева Н. П., Корепанов Р. И., Ильясов И. Р., Большин Р. Г., Краснолуцкая М. Г., Сомова Е. Н., Маркова М. Г. Эффективность микропроцессорной системы автоматического управления работой сведодиодных облучательных установок // Сельскохозяйственные машины и технологии. 2018. № 3 (12). С. 32-37.

11. Sase S., Mito C., Okushima L., Fukuda N., Kanesaka N., Sekiguchi K., Odawara N. Effect of overnight supplemental lighting with different spectral LEDs on the growth of some leafy vegetables // Acta Horticulturae. 2012. V.956. P.327-333.

12. Lee J. S., Lim T. G., Kim Y. H. Growth and phytochemicals in lettuce as affected by different ratios of blue to red radiation // Acta Horticulturae. 2014. V. 1037. P. 843-848.

13. Кондратьева Н. П., Краснолуцкая М. Г., Лещев А. С., Большин Р. Г. Обоснование параметров комбинированного режима облучения растений на основе особенностей фотосинтеза // Материалы международ-

ной научно-практической конференции (посвященной 85-летию ФГБОУ ВО Чувашская ГСХА) «Научно-образовательная среда как основа развития агропромышленного комплекса и социальной инфраструктуры села». 2016. С. 431-435.

14. Philips GreenPower LED toplichting. 2015. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.lighting.philips.ru/ Philips GreenPower LED toplichting.2015.

15. Britse kwekerij APS Salads zet 100 % LED boven tomaten [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.groentennieuws.nl/artikel/132730/Britse-kwekerij-APS-Salads-zet-100-procent-LED-boven-tomaten/ Britse kwekerij APS Salads zet 100% LED boven tomaten.

16. Анализ технического оснащения и внедрения пилотного проекта «Фитодиодное освещение для теплиц» в поселке Арнасай в рамках проекта ПРОО/ГЭФ «Продвижение энергоэффективного освещения в Республике Казахстан» [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://docplayer.ru/59888922-Fitodiodnoe-osveshchenie-dlya-teplic.html Анализ технического оснащения и внедрения пилотного проекта «Фитодиодное освещение для теплиц» в поселке Арнасай в рамках проекта ПРОО/ГЭФ «Продвижение энергоэффективного освещения в Республике Казахстан.

17. ГОСТ Р 50397-2011. Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения. М. : Стандартинформ. 2014. 57 с.

18. ГОСТ 32144-2013. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. М. : Стандартинформ. 2014. 16 с.

19. Вагин Г. Я., Севостьянов А. А., Солнцев Е. Б., Терентьев П. В., Шевченко А. С. Исследование высших гармоник тока, генерируемых энергосберегающими источниками света // Промышленная энергетика. 2014. № 6. С. 51-55.

20. Терентьев П. В. Исследование качества и повышение эффективности использования электроэнергии в электротехнических комплексах служебных и жилых зданий : автореферат дисс. на соиск. уч. степ. канд. техн. наук. Нижний Новгород, 2014. 19 с.

Дата поступления статьи в редакцию 2.10.2018, принята к публикации 31.10.2018.

Информация об авторах: Кондратьева Надежда Петровна, доктор технических наук, профессор заведующий кафедрой «Автоматизированный электропривод»

Адрес: ФГБОУ ВО Ижевская государственная сельскохозяйственная академия, 426069, Россия, Удмуртская Республика, Ижевск, ул. Студенческая, 11 E-mail: aep_isha@mail.ru Spin-код: 1447-0720

Терентьев Павел Валерьевич, кандидат технических наук,

доцент кафедры «Механизация животноводства и электрификация сельского хозяйства»

Адрес: ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, 603107, Россия,

Нижний Новгород, пр-т Гагарина, 97

E-mail: terentyevpv@inbox.ru

Spin-код: 1644-5368

Филатов Дмитрий Алексеевич, кандидат технических наук,

доцент кафедры «Механизация животноводства и электрификация сельского хозяйства»

Адрес: ФГБОУ ВО Нижегородская государственная сельскохозяйственная академия, 603107, Россия,

Нижний Новгород, пр-т Гагарина, 97

E-mail: filatov_da@inbox.ru

Spin-код: 8417-4833

Заявленный вклад авторов: Кондратьева Надежда Петровна: общее руководство проектом, анализ и дополнение текста статьи. Филатов Дмитрий Алексеевич: сбор и обработка материалов, подготовка первоначального варианта текста. Терентьев Павел Валерьевич: сбор и обработка материалов, подготовка первоначального варианта текста.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

REFERENCES

1. Plan realizacii gosudarstvennoj programmy Razvitie APK na 2017-2019 gody [Plan of implementation of the state program development of agriculture for 2017-2019]. [Elektronnyj resurs]. Available at: http://www.mcx-nnov.ru/programma_razv_apk/.

2. Postanovlenie Pravitel'stva Nizhegorodskoj oblasti ot 06.03.2015 No. 118 «Razvitie agropromyshlennogo kompleksa Nizhegorodskoj oblasti» [Resolution of the government of the Nizhny Novgorod region of 06.03.2015 № 118 «Development of agro-industrial complex of the Nizhny Novgorod region»] [Elektronnyj resurs]. Available at: http://docs.cntd.ru/document/465505664/.

3. Martirosyan Yu. C., Polyakova M. N., Dilovarova T. A., Kosobryuhov A. A. Fotosintez i produktivnost' raste-nij kartofelya v usloviyah razlichnogo spektral'nogo oblucheniya [Photosynthesis and productivity of potato plants under different spectral irradiation], Sel'skohozyajstvennaya biologiya [Agricultural biology], 2013, No. 1, pp. 107-112.

4. Rakut'ko S. A., Markova A. E., Sudachenko V. N., Kolyanova T. V. Opredelenie ehffektivnosti svetodiod-nyh istochnikov oblucheniya pri vyrashchivanii rassady tomata i ogurca [Determination of the effectiveness of led radiation sources in the cultivation of tomato seedlings and cucumber], Sbornik nauchnyh trudov GNU SZNIIMEHSKH Rosselhozakademii [Collection of scientific works of GNU GNU RAAS], 2013, No. 84, pp. 82-89.

5. Tertyshnaya Yu. V., Levina N. S. Vliyanie spektral'nogo sostava sveta na razvitie sel'skohozyajstvennyh kul'tur [The influence of the spectral composition of light on the development of crops], Sel'skohozyajstvennye mashi-ny i tekhnologii [Agricultural machinery and technolog], 2016, No. 5, pp. 24-29.

6. Nechaeva E. H., Carevskaya V. M. Perspektivy ispol'zovaniya svetodiodnogo dosvechivaniya [Prospects for the use of led lighting], Aktual'nye problemy agrarnoj nauki i puti ih resheniya. Sbornik trudov 2016 [Actualproblems of agricultural science and ways to solve them. Collection of works 2016], pp. 158-161.

7. Prokofev A., Turkin A., Yakovlev A. Perspektivy primeneniya svetodiodov v rastenievodstve [The prospects of using LEDs in plant production], Poluprovodnikovaya svetotekhnika [Semiconductor lighting], 2010, No. 5. pp.60-63.

8. Stuks A., Polyakovskij V. Vyrashchivanie so svetodiodami [Growing with led lights], Mir teplits [Greenhouses], 2015, No. 4. pp. 32-33.

9. Mishanov A. P., Markova A. E., Rakut'ko S. A., Brovcin V. N., Rakut'ko E. N. Vliyanie sootnosheniya dolej zelenogo i krasnogo izlucheniya na biometricheskie pokazateli salata [The influence of the ratio of green and red radiation on the biometric indicators of lettuce], Tekhnologii i tekhnicheskie sredstva [Technologies and technical means], 2015, No. 87, pp. 264-272.

10. Kondrat'eva N. P., Korepanov R. I., Il'yasov I. R., Bol'shin R. G., Krasnoluckaya M. G., Somova E. N., Markova M. G. Effektivnost' mikroprocessornoj sistemy avtomaticheskogo upravleniya rabotoj svedodiodnyh oblu-chatel'nyh ustanovok [The efficiency of microprocessor systems of automated control of the led irradiation facilities], Sel'skohozyajstvennye mashiny i tekhnologii [Agricultural machinery and technologies], 2018, No. 3 (12). pp. 32-37.

11. Sase S., Mito C., Okushima L., Fukuda N., Kanesaka N., Sekiguchi K., Odawara N. Effect of overnight supplemental lighting with different spectral LEDs on the growth of some leafy vegetables, Acta Horticulturae. 2012. Vol. 956. pp. 327-333.

12. Lee J. S., Lim T .G., Kim Y. H. Growth and phytochemicals in lettuce as affected by different ratios of blue to red radiation, Acta Horticulturae. 2014. Vol. 1037, pp. 843-848.

13. Kondrat'eva N. P., Krasnoluckaya M. G., Leshchev A. S., Bol'shin R. G. Substantiation of the parameters of the combined mode of irradiation of plants based on the characteristics of photosynthesis [Substantiation of the parameters of the combined mode of irradiation of plants based on the characteristics of photosynthesis], Materialy mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferentsii (posvyashchennoj 85-letiyu FGBOU VO Chuvashskaya GSKHA) «Nauchno-obrazovatel'naya sreda kak osnova razvitiya agropromyshlennogo kompleksa i social'noj infrastruktury sela» [Materials of the international scientific and practical conference (dedicated to the 85th anniversary of the Chuvash state agricultural Academy) «Scientific and educational environment as a basis for the development of agro-industrial complex and social infrastructure of the village»], 2016, pp. 431-435.

14. Philips GreenPower LED toplichting. 2015. [Elektronnyj resurs]. Available at: http://www.lighting.philips.ru/.

15. Britse kwekerij APS Salads zet 100 % LED boven tomaten [Elektronnyj resurs]. Available at: http://www.groentennieuws.nl/artikel/132730/.

16. Analiz tekhnicheskogo osnashcheniya i vnedreniya pilotnogo proekta «Fitodiodnoe osveshchenie dlya tep-lic» v poselke Arnasaj v ramkah proekta PROO/GEHF «Prodvizhenie ehnergoehffektivnogo osveshcheniya v Respub-

like Kazahstan Analysis of technical equipment and implementation of the pilot project «Phytodiode lighting for greenhouses» in the village of Arnasay in the framework of the project proo / GEF «Promotion of energy efficient lighting in the Republic of Kazakhstan»] [Elektronnyj resurs]. Available at: https://docplayer.ru/59888922-Fitodiodnoe-osveshchenie-dlya-teplic.html.

17. GOST R 50397-2011. Sovmestimost' tekhnicheskih sredstv ehlektromagnitnaya. Terminy i opredeleniya [Compatibility of technical means electromagnetic. Terms and definitions], Moscow: Standartinform, 2014, 57 p.

18. GOST 32144-2013. Sovmestimost' tekhnicheskih sredstv ehlektromagnitnaya. Normy kachestva ehlektri-cheskoj ehnergii v sistemah ehlektrosnabzheniya obshchego naznacheniya [Compatibility of technical means electromagnetic. Standards of quality of electric energy in power supply systems of General purpose], Moscow: Standartinform, 2014, 16 p.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

19. Vagin G. Ya., Sevost'yanov A. A., Solncev E. B., Terent'ev P. V., Shevchenko A. S. Issledovanie vysshih garmonik toka, generiruemyh ehnergosberegayushchimi istochnikami sveta [Investigation of higher current harmonics generated by energy-saving light sources], Promyshlennaya ehnergetika [Industrial energy], 2014, No. 6. pp. 51-55.

20. Terent'ev P. V. Issledovanie kachestva i povyshenie effektivnosti ispol'zovaniya elektroenergii v elektro-tekhnicheskih kompleksah sluzhebnyh i zhilyh zdanij [Research of quality and increase of efficiency of use of the electric power in electrotechnical complexes of office and residential buildings. Ph. D. (Engineering) thesis], Nizhnij Novgorod, 2014, 19 p.

Submitted 2.10.2018; revised 31.10.2018.

About the authors:

Nadezhda P. Kondratyeva, Dr. Sci. (Engineering), Professor, head of the chair «Automated electric drive»

Address: Izhevsk state agricultural Academy, 426069, Russia, ANS Republic, Izhevsk, Studencheskaya Street, 11

E-mail: aep_isha@mail.ru

Spin-Kog: 1447-0720

Dmitry A. Filatov, Ph. D. (Engineering),

associate professor of the chair of Livestock mechanization and Electrification of Agriculture

Address: Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, 603107, Russia, Nizhny Novgorod, Gagarin Ave., 97

E-mail: filatov_da@inbox.ru

Spin-code: 8417-4833

Pavel V. Terentyev, Ph. D. (Engineering),

associate professor of the chair of Livestock Mechanization and Electrification of Agriculture Address: Nizhny Novgorod State Agricultural Academy, 603107, Russia, Nizhny Novgorod, Gagarin Ave., 97 E-mail: terentyevpv@inbox.ru Spin-code: 1644-5368

Contribution of the authors: Nadezhda P. Kondratyeva: managed the research project, analysing and supplementing the text. Pavel V. Terentyev: collection and processing of materials, preparation of the initial version of the text. Dmitry A. Filatov: collection and processing of materials, preparation of the initial version of the text.

All authors have read and approved the final manuscript.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.