CC BY
42
Угловая частота юо рассчитывается по длительности первого периода Т:
1
ю =—.
(7)
Декремент затухания 5 определяется из системы уравнений для первого и второго максимумов кривой перенапряжения (см. рис. 3):
“i(t) = ^me"6tsin®oti; (8)
u2(t) = U me "5 ^1+'ЛІП fflo(ti + T).
Отсюда декремент затухания ln-
ui(t)
5 =
u2(t)
Максимальное значение перенапряжения
ui(t)
U m = __ t,
e 1 Sin Ю„ t
(9)
(10)
После решения дифференциальных уравнений
и^) — u
(3)-(5) с учетом того, что u1 = i1R1, і1 =------с,
К + R1
u2 = uс и uвых = u1 + u2, определяем напряжение на выходе устройства защиты:
u(t) R + Ri
Ri +
\ —А-' R + Ri ) C
J i3dt. (ii)
Рассчитаем уровень ограничения коммутационных перенапряжений:
k — “вых
u
(i2)
тф
где u. — амплитудное значение фазного напряжения, u , =3)11 В.
шф
Для проверки сходимости результатов расчетов и экспериментальных исследований при использовании варистора СН2-16 на рабочее напряжение 360 В зададим значение емкости 0,05 мкФ, сопротивление резистора R = 82 Ом и определим значение уровня ограничения КП для двигателя 4ААМ63В4 при его включении и отключении магнитным пускателем ПМЕ-071. При заданных параметрах схемы устройства защиты в результате расчета получены следующие значения уровня ограничения КП: при включении — 1,43, при отключении — 1,39. Уровень ограничения КП в результате экспериментальных исследований, как при включении, так и при отключении, составил 1,33, т. е. расхождение в результатах не превышает 10 %.
Таким образом, рассмотренный метод определения параметров устройств защиты асинхронных двигателей от КП позволяет значительно сократить объем экспериментальных исследований при достаточной точности получаемых результатов.
Список литературы
1. Реуцкий, Н.А. Исследование коммутационных перенапряжений в низковольтных короткозамкнутых двигателях: автореф. дис. ... канд. техн. наук / Н.А. Реуцкий. — Киев, 1977. — 21 с.
2. Мнухин, А.Г. Выбор стратегии экспериментального исследования коммутационных перенапряжений в электрических сетях / А.Г. Мнухин, Б.И. Коневский // Электричество. — 1981. — № 3. — С. 63-67.
3. Коневский, Б.И. Определение параметров средств защиты от коммутационных перенапряжений методами вычислительного эксперимента / Б.И. Коневский, А.Г. Мнухин // Электричество.- 1987. — № 3. — С. 35-39.
“вых _
УДК 62i.iii
О.Ю. Коваленко, доктор техн. наук, доцент Е.А. Коваленко, аспирантка А.А. Медведева, аспирантка
ГОУ ВПО «Мордовский государственный университет имени Н.П. Огарёва»
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ МОДЕРНИЗАЦИИ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
Облучательные светотехнические установки (ОСУ), обеспечивая условия благоприятного микроклимата, способствуют повышению продуктивности животных [1]. Цель разработки и внедрения новых ультрафиолетовых комбинированных облучателей с эритемными и бактерицидными лампа-
ми — повышение эффективности технологического процесса профилактического ультрафиолетового облучения сельскохозяйственных животных и обеззараживания воздуха в животноводческих помещениях. В отличие от выпускаемых промышленностью для животноводства облучателей с бактерицидны------------------------------------------- 27
Рис. 1. Схема ультрафиолетового комбинированного облучателя
ми лампами предложен облучатель-рециркулятор, который обеспечивает работу установки в присутствии животных и обслуживающего персонала.
Ультрафиолетовый комбинированный облучатель для облучения сельскохозяйственных животных содержит блок формирования оптического излучения в составе совмещенных в одной конструкции эритемного облучателя и бактерицидного облучателя-рециркулятора. Распространение излучения от эритемного облучателя осуществляется в нижнюю полусферу, излучение бактерицидного облучателя-рециркулятора ориентировано вверх, а в нижнюю полусферу перераспределяется часть потока от бактерицидных ламп за счет отражения от корпуса облучателя [2]. На рис. 1 приведена схема варианта конкретного исполнения облучателя.
Устройство содержит корпус 1 с отбортовкой 2, на которой закреплены отражатели 3, световые отверстия которых ориентированы вниз. Внутри отражателей установлены эритемные лампы 4 (типа ЛЭ 15). На верхнем основании корпуса во внутренней полости установлены бактерицидные лампы 5 (типа ДБМ 15). Воздух поступает через нижнее входное отверстие корпуса и за счет конвекции от нагретых дросселей 7 поднимается в верхнюю часть корпуса, где подвергается облучению бакте-
рицидными лампами. Облученный воздушный поток выходит через верхнее отверстие. При охлаждении обеззараженный воздух опускается, поступая в зону облучения животных и обеспечивая замещение в локальной зоне воздуха, содержащего патогенные активированные микроорганизмы.
Ультрафиолетовый комбинированный облучатель рассчитан на напряжение 220 В, частоту питания 50 Гц, климатическое исполнение УХЛ4. Габаритные размеры облучателя 500*430*220(150) мм. Техническая характеристика облучателя для животноводства представлена ниже:
ЛЭ 15, ДБМ 15
Тип ламп
Номинальная мощность лампы, Вт КПД, %, не менее Тип кривой силы излучения
Степень защиты Масса, кг
15
71
косинусная,
полуширокая
1Р54
3,5
Для проведения расчетов ОСУ на базе разработанных облучателей были измерены кривые силы излучения (КСИ). На рис. 2 представлены КСИ для условного источника излучения с потоком 1000 мВт, полученные для поперечной плоскости.
С целью получения эффективных КСИ расчет отражателей и облучательных установок был реализован с помощью компьютерных программ по задаваемому уровню средних облученностей для типовых помещений при беспривязном содержании молодняка крупного рогатого скота. Расчет позволил определить среднее значение облученности и получить распределение облученности по рабочей поверхности, что позволило рассчитать время облучения в сутки для обеспечения требуемой дозы.
Эксплуатационные испытания ОСУ с ультрафиолетовыми комбинированными облучателями при исследовании влияния оптического излучения на продуктивность телят проведены на животноводческой ферме ООО «Кочкуровский» Дубенского района Республики Мордовия. Средняя эритемная
Рис. 2. КСИ ультрафиолетового комбинированного облучателя от ламп ЛЭ 15 (а) и ламп ДБМ 15 (б)
28 ------------------------------------ ВестникФГ0УВП0МГАУ№2'20'10-------------------------------------
доза, рассчитанная с помощью функции относительной эритемной эффективности [3], от эритемных ламп составляла 374 Дж/м2, от бактерицидных — 252 Дж/м2.
Для контроля уровня облученности и управления процессом облучения разработано автоматизированное устройство контроля времени процесса (АУКВП) и прикладное программное обеспечение. На рис. 3 пунктирной стрелкой показано направление передачи измеряемого информационного сигнала, а сплошной стрелкой — направление передачи управляющих сигналов.
АУКВП содержит следующие узлы: приемник оптического излучения (ПОИ), датчик температуры, блок согласования сигналов, микроконтроллер (МК) со встроенным аналого-цифровым преобразователем (АЦП), клавиатуру, интерфейс-адаптер Я8-232, вторичный блок питания. Главным элементом является МК семейства АУЯ фирмы А1ше1, который управляет работой системы. Оператор получает информацию о состоянии испытуемого объекта из показаний монитора ПК. От объекта испытаний масштабированные блоком согласования сигналов данные поступают на АЦП, который преобразует аналоговое значение параметра в цифровой код. Для регистрации аналогового значения измеряемого параметра используется два канала АЦП (РА0, РА1). За опорное напряжение АЦП берется напряжение Уе<[ МК. По интерфейс-адаптеру полученный от АЦП результат аналого-цифрового преобразования передается в ПК. ПОИ (ФД288) и датчик температуры (ТС1047А) крепятся к облучатель-ной установке. АУКВП располагается на рабочем месте оператора.
Разработанный АУКВП и программное обеспечение использовали для контроля времени облучения и управления процессом облучения от ультрафиолетовых ламп. Облученность в процессе срока службы ультрафиолетовых ламп падает, пропорционально ей уменьшается доза облучения. На уровень облученности влияют также изменение температуры, влажности, отклонение напряжения питания и другие факторы. Для обеспечения постоянства
дозы облучения необходимо корректировать суточное время облучения. При снижении облученности на 30 % необходимо увеличить время облучения также на 30 %.
Программа «Контроль времени облучения» написана в Borland Delphi 7, работает в любой версии операционной системы Windows. Данные сохраняются в файл формата *.csv (поддерживается приложением Microsoft Excel) и могут использоваться в различных приложениях для составления отчетов, графиков и диаграмм. После нажатия кнопки «Чтение данных из АУКВП в таблицу» измеренные значения температуры и облученности отображаются в рабочем окне программы. Дата, месяц и год измерения программа считывает с ПК и заносит в таблицу базы данных. При достижении критического уровня облученности с учетом коррекции по температуре и расчетному сроку службы выводится окно сообщения с одной из трех рекомендаций: об изменении времени облучения, о чистке ламп, о замене ламп.
Методы по определению эффективных режимов эксплуатации светотехнических установок включают экономические расчеты [4]. Проведен экономический расчет с учетом стоимости заменяемых ламп и эксплуатационных затрат для двух вариантов облучательных установок, работающих без АУКВП (1-й вариант) и с АУКВП (2-й вариант). Увеличение времени облучения в сутки увеличивает эксплуатационные расходы, но снижает капитальные затраты за счет менее частой замены ламп в установке. Расчет проведен для облучатель-ной установки на 100 облучателей с одной лампой ДБМ-30 в каждом облучателе стоимостью 200 р. Расчетный полезный срок службы лампы составляет 3000 ч. Снижение облученности в процессе эксплуатации на 30 % произошло при 2000 ч. Для поддержания постоянной дозы время облучения в сутки было увеличено с 2,5 до 3,25 ч. Тогда при тарифе
1 р. за 1 кВтч электроэнергии стоимость использования работающей установки в сутки с учетом стоимости ламп и эксплуатационных расходов составила: 17,5 р./сут для 1-го варианта и 14,9 р./сут
Рис. 3. Структурная схема составных частей АУКВП
для 2-го варианта. Таким образом, использование облучательной установки с АУКВП дает экономию денежных средств 14,5 %.
Установлено, что привесы опытной группы на 45 %, а живая масса на 14 % больше, чем в контрольной группе. Усредненные биохимические показатели крови: кальций в сыворотке крови для контрольной и опытной групп составил соответственно 9,9 и 10,6 мг%; содержание фосфора — 5,6 и 5,9 мг%; содержание общего белка — 6,1 и 7,4 мг%; содержание альбуминов — 43 и 35 %; а-глобулинов — 20,5 и 13,3 %; Р-глобулинов — 16,0 и 20,3 %; у-глобулинов — 20,5 и 31,3 %. Биохимические показатели выше у телят опытной группы, высокое значение у-глобулинов говорит о высокой резистентности телят опытной группы.
Внедрение ОСУ с ультрафиолетовыми комбинированными облучателями для профилактического облучения и обеззараживания животноводческих помещений и использование автоматизированного устройства контроля времени процесса позволили
повысить экономическую эффективность технологического процесса облучения, обеспечить высокую продуктивность животных, улучшить показатели здоровья.
Список литературы
1. Алферова, Л.К. Многоцелевой ультрафиолетовый облучатель для животноводческих помещений / Л.К. Алферова, В.В. Козырева, С.А. Овчукова // Светотехника. — 1998. — № 3. — С. 34-36.
2. Пат. 66888 РФ. МПК7 А01К 1/00. Устройство для облучения сельскохозяйственных животных / Ашрятов А.А., Коваленко О.Ю., Захаржевский О.А., Панфилов С.А. (Россия). — № 2007119597/22; заявл. 25.05.2007; опубл. 10.10.2007.
3. ГОСТ Р МЭК 60335-2-27-2000. Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Дополнительные требования к приборам ультрафиолетового и инфракрасного излучения для ухода за кожей и методы испытаний. — Утвержд. 28.03.2000. — М.: Изд-во стандартов, 2000.
4. Микаева, С.А. Методы определения эффективных режимов эксплуатации компактных люминесцентных ламп / С.А. Микаева, М.В. Вдовин, А.С. Федоренко // Светотехника. — 2002. — № 2. — С. 5-9.
УДК 621.928:633.432
В.В. Солдатов, доктор техн. наук, профессор И.И. Сироткин, аспирант
ГОУ ВПО «Московский государственный университет технологий и управления»
МЕТОД ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБОГРЕВОМ ТЕПЛИЦ
Рассмотрим случай, когда центральная котельная тепличного комбината обогревает п различных теплиц, причем для удобства рассмотрения каждой из теплиц поставим в соответствие определенное значение целочисленной переменной к [1, 2]. Тогда тепло, поступающее от центральной котельной, будет расходоваться экономно, если температура Тув уходящей из котельной к потребителям воды и ее расход в единицу времени на обогрев к-й теплицы ^к установлены так, чтобы выполнялись равенства
Тк = Тк, к = 1Я, (1)
где Тк и Тк — соответственно температура внутренней воздушной среды к-й теплицы и ее значение, заданное согласно агротребованиям.
Определим, при какой температуре нагрева в котлах теплоносителя (воды) Тув и его расходах Як, к = 1,пт обеспечивается выполнение условий (1).
Исследования показали, что взаимосвязь величин Ткх (температура воды, поступающей в к-ю теплицу) и Тк, к = 1, пт устанавливается следующими уравнениями:
30
ВД,„р„ (С - Тк)(1 - уЩ“)(1 - хк")+?ЕДЕ=
= С (Тк - Т), к = К,
где Свод и рвод — удельные теплоемкость и плотность воды; Тн — температура наружного воздуха; Е — медленно изменяющаяся составляющая интенсивности солнечной радиации Е; ^кн, #кд, Г™, — коэффициенты,
соответственно характеризующие для к-й теплицы теплоотдачу регистров водяного обогрева, степень ослабления светового потока конструктивными элементами, теп-лопотери при транспортировке теплоносителя от центральной котельной, возможности по варьированию теплоты, выделяемой регистрами обогрева.
Кроме того, взаимосвязь между температурами Тув и Т£х, к = 1, пт, устанавливается уравнениями
Ткх - Тн = \нр(Тув - ТД к = ^, (3)
где Х^р — коэффициент, характеризующий теплопотери при транспортировке теплоносителя от центральной котельной до к-й теплицы.
Исходя из уравнений (2) и (3) определим расход нагреваемого в водогрейных котлах центральной котельной до температуры Тув теплоносителя:
