Научная статья на тему 'ВЫБОР ПРИВОДА ОТГРУЗОЧНОГО ШНЕКА УСТАНОВКИ СВЧ-ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ "СИГМА-1"'

ВЫБОР ПРИВОДА ОТГРУЗОЧНОГО ШНЕКА УСТАНОВКИ СВЧ-ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ "СИГМА-1" Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
19
4
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ОТГРУЗОЧНЫЙ ШНЕК / ГИБРИДНЫЙ ПРИВОД ШНЕКА / УСТАНОВКА ДЛЯ СВЧ-ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ / РЕГУЛИРОВАНИЕ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ / ЧАСТОТА ВРАЩЕНИЯ ШНЕКА / ПОТЕРИ МОЩНОСТИ / ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА / АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ / МНОГОСКОРОСТНОЙ АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ / ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Ванурин Владимир Николаевич, Максименко Владимир Андреевич, Буханцов Кирилл Николаевич

В статье описана конструкция установки непрерывного действия «СИГМА-1» для реализации процессов конвективно-сверхвысокочастного обеззараживания зерна и семян разных видов сельскохозяйственных культур от плесневых грибов и бактериозов. Обеспечение устойчивого эффекта обеззараживания зернового сырья от фитопатогенной микрофлоры в поточном процессе напрямую зависит от количества подводимой к продукту СВЧ-энергии и скорости перемещения обрабатываемого материала через рабочую камеру конвективного и СВЧ-нагрева, что, по сути, определяется производительностью установки, которая в свою очередь задается устройством отгрузки зерна, установленным на выходе из ее технологической камеры. В статье описано, что привод отгрузочного шнека может быть выполнен на базе двигателя постоянного тока, двигателя переменного тока с фазным ротором, многоскоростного асинхронного электродвигателя, а также на основе асинхронного двигателя с преобразователем частоты. Проанализированы достоинства и недостатки этих приводов и показано, что для условий работы шнека в установке «СИГМА-1» они не подходят. В результате предложен гибридный вариант привода на основе использования в нем преобразователя частоты и двухскоростного асинхронного двигателя. Показано, что благодаря такой комбинации увеличивается плавность и расширяется диапазон регулирования частот вращения на валу привода с исключением режимов работы преобразователя частоты на неблагоприятных для него малых частотах тока и с недопущением критических для эксплуатационных параметров асинхронного двигателя снижения или повышения частоты вращения на валу привода, что выполняется за счет разделения диапазона регулируемых частот вращения между двумя ступенями скоростей электродвигателя. В завершении статьи приводится конкретное описание составляющих элементов гибридного привода отгрузочного шнека установки «СИГМА-1».

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Ванурин Владимир Николаевич, Максименко Владимир Андреевич, Буханцов Кирилл Николаевич

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

CHOICE OF DISPATCH SCREW DRIVE FOR THE DISINFECTION UHF-MODULE "SIGMA-1"

The construction of continuous unit “SIGMA-1” for performing the convection-microwave disinfection of grain and seed of different types of agricultural crops from mold fungi and bacteriosis is described in the article. Assurance of stable disinfection effect to grain raw materials from phyto pathogenic micro flora in continuous process directly depends on the amount of UHF energy input to the product and velocity of processed material travel through the working chamber of convection and UHF heating, that, per se, is determined by the unit efficiency, which is in turn specified by the grain dispatch device placed at the output its processing chamber. The importance of the drive's choice process for the dispatch device of the unit “SIGMA-1” as the most critical part during the automation system designing, for increasing of the disinfection process efficiency in the system and for making it general-purpose for the treated crops is noted. It is described that the drive of the dispatch screw may be done as on basis of a direct current motor, or alternative current wound-rotor motor, or polyspeed asynchronous motor as on basis of asynchronous motor with frequency converter. It is shown that all these drives aren't suitable, in spite of all their advantages and disadvantages. Consequently, the hybrid drive on basis of frequency converter and double-speed asynchronous motor is recommended. It is shown that due to this combination the smoothness increases and range of rotation frequency regulation is broadened at the drive axis, eliminating frequency converter operating regimes at its unfavourable low frequencies and disallowing crippling for a synchronous motor parameters decrease or increase of rotation frequency at the drive axis. This is performed because of separation of range of rotation frequencies between two velocity stages of a motor. In conclusion it is given the concrete description of dispatch screw hybrid drive's composed elements for unit “SIGMA-1”.

Текст научной работы на тему «ВЫБОР ПРИВОДА ОТГРУЗОЧНОГО ШНЕКА УСТАНОВКИ СВЧ-ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ "СИГМА-1"»

18

,,„ „„„,„,„,„„,„„. Jj Ставрополья

научно-практическии журнал

УДК 621.867.423:621.865.69

Ванурин В. Н., Максименко В. А., Буханцов К. Н.

Vanurin V. N., Maksimenko V. A., Bukhantsov K. N.

ВЫБОР ПРИВОДА ОТГРУЗОЧНОГО ШНЕКА УСТАНОВКИ СВЧ-ОБЕЗЗАРАЖИВАНИЯ «СИГМА-1»

CHOICE OF DISPATCH SCREW DRIVE FOR THE DISINFECTION UHF-MODULE «SIGMA-1»

В статье описана конструкция установки непрерывного действия «СИГМА-1» для реализации процессов конвективно-сверхвысокочастного обеззараживания зерна и семян разных видов сельскохозяйственных культур от плесневых грибов и бактериозов.

Обеспечение устойчивого эффекта обеззараживания зернового сырья от фитопатогенной микрофлоры в поточном процессе напрямую зависит от количества подводимой к продукту СВЧ-энергии и скорости перемещения обрабатываемого материала через рабочую камеру конвективного и СВЧ-нагрева, что, по сути, определяется производительностью установки, которая в свою очередь задается устройством отгрузки зерна, установленным на выходе из ее технологической камеры.

В статье описано, что привод отгрузочного шнека может быть выполнен на базе двигателя постоянного тока, двигателя переменного тока с фазным ротором, многоскоростного асинхронного электродвигателя, а также на основе асинхронного двигателя с преобразователем частоты. Проанализированы достоинства и недостатки этих приводов и показано, что для условий работы шнека в установке «СИГМА-1» они не подходят. В результате предложен гибридный вариант привода на основе использования в нем преобразователя частоты и двух-скоростного асинхронного двигателя. Показано, что благодаря такой комбинации увеличивается плавность и расширяется диапазон регулирования частот вращения на валу привода с исключением режимов работы преобразователя частоты на неблагоприятных для него малых частотах тока и с недопущением критических для эксплуатационных параметров асинхронного двигателя снижения или повышения частоты вращения на валу привода, что выполняется за счет разделения диапазона регулируемых частот вращения между двумя ступенями скоростей электродвигателя. В завершении статьи приводится конкретное описание составляющих элементов гибридного привода отгрузочного шнека установки «СИГМА-1».

Ключевые слова: отгрузочный шнек, гибридный привод шнека, установка для СВЧ-обеззараживания, регулирование производительности, частота вращения шнека, потери мощности, двигатель постоянного тока, асинхронный двигатель с фазным ротором, многоскоростной асинхронный электродвигатель, преобразователь частоты.

The construction of continuous unit "SIGMA-1" for performing the convection-microwave disinfection of grain and seed of different types of agricultural crops from mold fungi and bacte-riosis is described in the article. Assurance of stable disinfection effect to grain raw materials from phyto pathogenic micro flora in continuous process directly depends on the amount of UHF energy input to the product and velocity of processed material travel through the working chamber of convection and UHF heating, that, per se, is determined by the unit efficiency, which is in turn specified by the grain dispatch device placed at the output its processing chamber.

The importance of the drive's choice process for the dispatch device of the unit "SIGMA-1" as the most critical part during the automation system designing, for increasing of the disinfection process efficiency in the system and for making it general-purpose for the treated crops is noted. It is described that the drive of the dispatch screw may be done as on basis of a direct current motor, or alternative current wound-rotor motor, or polyspeed asynchronous motor as on basis of asynchronous motor with frequency converter. It is shown that all these drives aren't suitable, in spite of all their advantages and disadvantages. Consequently, the hybrid drive on basis of frequency converter and double-speed asynchronous motor is recommended. It is shown that due to this combination the smoothness increases and range of rotation frequency regulation is broadened at the drive axis, eliminating frequency converter operating regimes at its unfavourable low frequencies and disallowing crippling for a synchronous motor parameters decrease or increase of rotation frequency at the drive axis. This is performed because of separation of range of rotation frequencies between two velocity stages of a motor. In conclusion it is given the concrete description of dispatch screw hybrid drive's composed elements for unit "SIGMA-1".

Key words: dispatch screw, hybrid drive of screw, unit for UHF disinfection, regulation of efficiency, rotating frequency of screw, power loss, direct current motor, asynchronous motor with phase-wound rotor, polyspeed asynchronous motor, frequency converter.

Ванурин Владимир Николаевич -

доктор технических наук профессор, ведущий научный сотрудник отдела электроэнергетики ФГБНУ «Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства»

г. Зерноград Ростовской области

Тел.: 8(863-59) 42-2-80

E-mail: elektro_skniimesh.rashn@mail.ru

Максименко Владимир Андреевич -

кандидат технических наук, ведущий научный сотрудник отдела электроэнергетики ФГБНУ «Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства»

г. Зерноград Ростовской области

Тел.: (863-59) 42-2-80

E-mail: maksimencko.volodia@yandex.ru

Vanurin Vladimir Nikolaevich -

Doctor of Technical Sciences professor, leading researcher of electroenergy department

FSFSI «North-Caucasus scientific-research institute of mechanization and electrification of agriculture» Zernograd, Rostov region, Russia Tel.: 8(863-59) 42-2-80 E-mail: elektro_skniimesh.rashn@mail.ru

Maksimenko Vladimir Andreevich -

candidate of technical sciences,

leading researcher

of electroenergy department

FSFSI «North-Caucasus scientific-research institute

of mechanization and electrification of agriculture»

Zernograd, Rostov region, Russia

Tel.: (863-59) 42-2-80

E-mail: maksimencko.volodia@yandex.ru

Буханцов Кирилл Николаевич -

младший научный сотрудник отдела электроэнергетики ФГБНУ «Северо-Кавказский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства»

г. Зерноград Ростовской области Тел.: 8(951) 538-13-87 E-mail: buhantsov.k@gmail.com

Bukhantsov Kirill Nikolaevich -

junior researcher of electroenergy department FSFSI «North-Caucasus scientific-research institute of mechanization and electrification of agriculture»

Zernograd, Rostov region, Russia Tel.: 8(951) 538-13-87 E-mail: buhantsov.k@gmail.com

Производство зерна в Российской Федерации последние 30 лет происходит при очень неблагоприятных фитоса-нитарных условиях в АПК, что вызывает высокую зараженность посевов и собранного урожая зерновых культур возбудителями грибковых и бактериальных заболеваний, которые являются причиной значительных количественных и качественных потерь зернового сырья в процессе выращивания и хранения.

В комплексе хозяйственных мероприятий, применяемых в производстве для снижения зараженности зерна фитопатогенными инфекциями, к числу наиболее ответственных и часто используемых принадлежат операции обеззараживания семенного зерна, проводимые перед посевом и в период послеуборочной обработки зернового сырья перед закладкой его на хранение. Наиболее эффективным по достигаемому результату подавления жизнедеятельности и уничтожения плесневых грибов и вредных бактерий методом обеззараживания зерна является химическое протравливание. Однако этот метод небезопасен для здоровья людей и сельскохозяйственных животных, а также для экологии окружающей среды, имеет значительную себестоимость из-за высоких цен на используемые химические препараты и сильно сужает возможности хозяйственного применения протравленного зерна, ограничивая их только семенным назначением и полностью исключая при этом использование его на продовольственные, кормовые и даже технические цели. В связи с перечисленными недостатками процесса химического обеззараживания учеными и практиками продолжается непрерывный поиск альтернативных ему методов борьбы с грибковыми и бактериальными болезнями зерна. Высокую эффективность применения для этих целей показали комбинированные электрофизические методы обработки зернового сырья на основе использования СВЧ-воздействий [1]. Для реализации в производственных условиях этих предварительно исследованных электротехнологий обеззараживания зерна разработана СВЧ-установка непрерывного действия «СИГМА-1» [2], с оригинальной конструкцией проточной рабочей камеры волноводного типа для СВЧ-обработки зерна [3], отвечающая всем основным требованиям, предъявляемым к оборудованию аналогичного назначения на предприятиях АПК по эксплуатационной надежности, охране труда, эргономике и др. [4]. Установка позволяет выполнять совокупность

разных технологий обеззараживания зерна, включающих СВЧ-обработку [5, 6, 7] и применяемых в зависимости от состава возбудителей фитопатогеных инфекций, поражающих зерно.

В числе этих технологий, реализующихся на «СИГМА-1», можно назвать: способ конвективно-сверхвысокочастотной обработки предварительно увлажненного водопроводной водой и прошедшего отлежку зерна [5]; способ на основе увлажнения зернового материала озонированной водой, отволажива-ния и воздействия на него электромагнитным полем СВЧ [6]; способ, включающий последовательное проведение сначала малообъемного увлажнения зерна любой из известных обеззараживающих водных сред, а затем обработку его в СВЧ-поле с высокой плотностью потока энергии, при условии содержания в зерновых частицах поверхностной влаги, не впитавшейся в материал [7], и некоторые другие способы.

Для надежного бесперебойного выполнения технологического процесса обеззараживания зерна в модуле «СИГМА-1» (рис. 1) [2] необходимо устойчивое гравитационное перемещение обрабатываемого материала в плотном малоподвижном слое в вертикальной рабочей камере СВЧ-энергоподвода 4. При этом количество поглощенной зерном СВЧ-энергии, которое обычно оценивается по приросту температуры нагрева материала на выходе из установки, находится в обратной зависимости от скорости зернового потока в СВЧ-камере [2, 8]. Обязательное для длительной надежной работы магнетронов 5 создание непрерывного потока материала в установке обеспечивается загрузочным устройством 2 и приемным бункером конвективного нагрева 3, подающими зерно к проточной рабочей камере СВЧ-энергоподвода 4, при этом скорость перемещения материала в ней наиболее просто и рационально задается регулированием производительности отгрузочного устройства (шнека) 8 за счет изменения частоты вращения его привода 9.

Учитывая технологическую важность процесса отгрузки обеззараженного зерна при поточной обработке, в связи с его существенным влиянием на эффективность уничтожения и ин-гибирования фитопатогенных инфекций зерна и на надежность работы СВЧ-оборудования, проведем выбор привода отгрузочного шнека для установки «СИГМА-1».

20

Ежеквартальный

научно-практический

журнал

В

Рисунок 1 - Установка СВЧ-обеззараживания на базе модуля «СИГМА-1»: 1 - бункер зараженного зерна, подготовленного к обработке; 2 - загрузочный шнек; 3 - приемный бункер СВЧ-модуля; 4 - проточная рабочая камера волноводного типа для СВЧ-энергоподвода; 5 - магнетрон; 6 - вентилятор радиальный для индивидуального воздушного охлаждения магнетрона; 7 - бункер обеззараженного зерна; 8 - отгрузочный шнек; 9 - привод отгрузочного шнека; 10 - кузов транспортного средства для обработанного зерна.

Как показывают ранее проведенные нами на установке «СИГМА-1» исследования [8] для достижения технологически необходимых температур нагрева в процессе обеззараживания зерна озимой пшеницы необходима производительность отгрузочного шнека в диапазоне значений = 200-1200 кг/ч. Кроме того, в функции разрабатываемого шнекового узла 8, судя по схеме, показанной на рисунке 1, входит выполнение подъема и погрузки обработанного зерна в транспортные средства при минимальном его повреждении в процессе транспортирования. Таким образом, для удовлетворения перечисленных требований к работе шнек должен быть тихоходным, иметь достаточно большой зазор между витком и кожухом, а из условий прочности и простоты изготовления иметь небольшой диаметр.

Исходя из этих соображений, нами были приняты следующие конструктивные параметры для разрабатываемого отгрузочного шнека: наружный диаметр витков Ош = 75 мм, зазор между кожухом и витком 8Ш = 7-8 мм, длина шнека 1Ш = 3 м, угол его наклона (ш = 40 град., шаг витка рвит = 60 мм и диаметр вала ш = 40 мм.

Расчет частот вращения и мощности на привод шнекового транспортера по известной методике [9] показал , что его максимальная частота вращения равна п т'ах = 62 об/мин., а минимальная -пГГ = 10 об/мин. При этом мощность на привод должна составлять не более Рш = 0,25 кВт.

Привод отгрузочного шнека может быть выполнен на базе электродвигателей как постоян-

ного, так и переменного тока, причем последние могут быть представлены асинхронными двигателями с фазным ротором, многоскоростными двигателями, асинхронными двигателями (односкоростными) с преобразователем частоты и гибридными приводами. Проведем анализ достоинств и недостатков этих видов приводных устройств для условий работы отгрузочного шнека совместно с установкой СВЧ-обеззараживания «СИГМА-1».

Двигатель постоянного тока способен обеспечить регулирование в широком диапазоне частоты вращения и высокое значение пускового момента при небольшой кратности пускового тока. Однако требуется источник постоянного тока, ограничитель пускового тока, а для регулирования частоты вращения вниз от номинальной необходим регулятор тока обмотки якоря. Кроме того, двигатели характеризуются большой удельной массой, высокой стоимостью и требуют ухода за щёточно-коллекторным узлом. Сведения о двигателях малой мощности приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Технические данные двигателей постоянного тока серии 4ПНМ

Частота

Типоразмер Мощность, Напряжение вращения,

двигателя кВт якоря, В п 2, об/мин

П 2н П 2мах

4ПНМ112М04 0,63 220 750 2500

2ПНтУХЛ4 0,34 220 1000 2000

Типоразмер двигателя Мощность, кВт Напряжение, В Частота вращения, п2, об/мин

ДМТР011-6 1,4 220/380 880

Типоразмер двигателя Мощность, кВт Напряжение, В Частота вращения, п 2, об/мин

4АХ901_12/6/4 0,3/0,3/0,5 220-660 440/935/1450

АИР100 Б8/6/4 0,56/1,12/2,8 220-660 710/940/1410

АИР100 Б8/4 1/1,7 220-660 720/1430

АИР100Б8/6 1/1,25 220-660 710/970

рэ1 = 1,7 р

1,5/50

Г £

150,

В О 1,

Вт;

(1)

Привод на основе двигателя с фазным ротором. Этот электродвигатель с помощью добавочных активных сопротивлений в цепи ротора может развивать большой момент при пуске. Однако регулирование частоты вращения в нем, как правило, ступенчатое и допустимо лишь в малом диапазоне значений. Двигатели характеризуются большой удельной массой и высокой стоимостью, а также требуют ухода за щёточно-контактным узлом. Сведения об одном из таких двигателей малой мощности приведены в таблице 2.

Таблица 2 - Двигатель с фазным ротором

Ре 1 = 1,7 Р

1,5/50

Г £

150,

-В*-О

с1, Вт,

(2)

где

Привод на основе многоскоростного двигателя. Двигатель отличается простотой конструкции, малой удельной массой и простой коммутацией. При изменении нагрузки он работает на каждой ступени при незначительном изменении частоты вращения. Недостаток в ступенчатом регулировании частоты вращения. Возможные для использования в нашем случае соотношения полюсов: 4/2, 6/4, 8/4, 12/6, 8/6, 6/4/2, 8/6/4, 12/8/6/4, 16/4, 8/2,10/8,14/10 [10]. Сведения о многоскоростных двигателях малой мощности приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Двигатели на 8/4 полюса, ДГУ

коэффициент 1,7 - учитывает влияние технологического процесса изготовления сердечника статора, а также неравномерности распределения магнитной индукции;

р15/50 - удельные потери в стали при частоте перемагничивания 50 Гц и магнитной индукции 1,5 Тл, Вт/кг При толщине листов, из которых набран статор электродвигателя 8Л = 0,5 мм и стали марки 2411 используемой для их изготовления, принимаем удельные потери р15/50 = 4,8 Вт/кг; / - частота тока питающей сети, Гц. Для данного примера расчета принимаем / = 100 Гц.

Подставим известные числовые значения параметров в формулы (1) и (2), что позволит свернуть их до вида:

~ (3)

>2 (4)

Рассчитаем суммарные потери в сердечнике статора при холостом ходе, включающие добавочные потери из-за зубчатости статора и ротора по формуле (5) [12, 13]:

РА = 20,1- В* -Оз 1 Вт; Рл = 20,1- В* .Ое1, Вт.

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

I Р = Р1

1+2'4'(*8 - ^

+ Рс1, Вт, (5)

Привод на основе асинхронного двигателя и преобразователя частоты. Частотно-регулируемый электропривод позволяет осуществлять плавное регулирование частоты вращения асинхронного двигателя, адаптированное к средствам автоматики. Трехфазные частотные преобразователи могут быть запи-таны от однофазной сети, но при этом их выходной ток не должен превышать 50 % от номинального тока [11]. При работе двигателя на низких частотах вращения необходимо следить за его температурой, а при работе на частоте выше = 50 Гц следует учитывать возрастающие потери в стали статора двигателя.

Потери в зубцах статора Рз1 (при индукции в зубцах Вз1, Тл и массе Оз1, кг) и в спинке статора Рс1 (при индукции в спинке Вс1, Тл и массе Ол, кг) найдем по формулам (1) и (2) соответственно [12, 13]:

где ^ - зубцовое деление статора, мм, которое рассчитывается по формуле (6):

Л-В

Х1 =-, мм, (6)

1 2

где В - внутренний диаметр статора, мм; 2 - число пазов статора; к8 - коэффициент воздушного зазора, к8 . = 1,35.

В качестве примера проведем расчет потерь для двигателя АИР100L6, принятого в качестве базового, основные необходимые параметры для которого (для расчета) включают [13]: В = 113 мм, 2 = 36, наружный диаметр статора Ва = 168 мм, длина статора I = 120 мм, полная высота паза к = 15,73 мм, высота спинки ка = 11,8 мм, ширина зубца статора кз1 = 5 мм, потери в стали (при частоте / = 50 Гц) Рс = 126 Вт, индукция в воздушном зазоре В8 = 0,86 Тл.

После подстановки известных числовых значений в формулу (6) получили величину зубцо-вого деления статора ^ = 9,86 мм.

Для упрощения формулы (5), подставим в нее известные числовые значения, входящих компонентов и проведем вычисления:

I Рс = Р1

9,86

1 + 2, ^-(1,35-1?

10

+ Рл = 1,41-Р1 + Р1

Вт. (7)

1,3

1,3

22

,,„ „„„,„,„,„„,„„. Jj Ставрополья

научно-практическии журнал

В формулу (7) подставим формулы (3) и (4):

^Р = 28,3 • Б2а - вя 1 + 20,1 • Б2л - Сс1, Вт. (8)

Расчет массы стали спинки Ос 1 и массы зубцов статора 1 проведем по формулам (9) и (10) соответственно [13]:

Ол = 7,8 • п •фа - И)• На•• I -10 кг; (9)

G = 7,8- Z-h.,-h-l -10

¡¡1

КГ.

(10)

Все составляющие компоненты формул (9) и (10) для двигателя АИР100Ь6 известны. После подстановки и расчета по ним получили: Ос1 = 7,8-3,14- (168 -15,73)■

-11,8 -120 -10 6 = 5,28

кг;

Оз1 = 7,8-36 -5 -15,73 -120 -10 6 = 2,65 кг.

Далее подставляли в формулу (8) вычисленные числовые значения Ос 1 и Оз 1, после чего она приняла следующий вид:

^Р = 75-Б2Л +106-Б], Вт. (11)

Проведем расчет потерь в стали двигателя АИР100Ь6 при частоте тока питания / = 100 Гц. При индукции в воздушном зазоре В& = 0,86 Тл (то же что и у базового двигателя) и частоте тока / = 100 Гц индукция в зубцах статора равна Вл = 1,77 Тл, а индукция в спинке статора -Вл = 1,44 Тл [12]. Подставив эти числовые значения в формулу (11), вычислим потери в стали:

£ Рс = 75 - (1,77 /1,5)2 +106 - (1,44/1,5)2 =

= 104 + 98 = 202 Вт

Расчет превышения потерь в стали двигателя АИРЮ0Ь6 при работе его на частоте тока / = 100 Гц, по сравнению с работой на частоте питающей сети /ст = 50 Гц, проводили по следующему выражению:

ДРс5011" =1 РС - Рс, Вт, (12)

Вычисления по формуле (12) показали, что увеличение потерь в стали двигателя АИР100Ь6 с повышением частоты питающего тока с 50 Гц до 100 Гц происходит на величину дрс100/50 = 202 -- 126 = 76 Вт. Однако увеличивающаяся при этом

Литература

частота вращения вентилятора электродвигателя способствует лучшему теплоотводу от его основных элементов конструкции (статора, ротора, обмоток и др.), что вполне компенсирует нагрев от возросших потерь в стали.

Поскольку предыдущие рассмотренные варианты приводов для отгрузочного шнека не удовлетворяют условиям его работы в составе СВЧ-установки «СИГМА-1» для данного случая предлагается использовать нетрадиционный вариант комбинированного привода.

Гибридный привод на основе преобразователя частоты и многоскоростного двигателя. С помощью применения такой комбинации увеличивается диапазон регулирования частот вращения на валу электродвигателя с исключением работы преобразователя частоты на малых частотах тока [11]. При надлежащем выборе базового габарита многоскоростной двигатель может работать на повышенной частоте преобразователя без заметного влияния потерь в стали на нагрев. При применении такого привода необходимо только учитывать коммутационный переход с одного числа полюсов на другое.

Вывод. Для привода отгрузочного шнека установки СВч-обеззараживания «СИГМА-1», требующего плавного регулирования частот вращения на валу рабочего органа в широком диапазоне их значений, показана целесообразность использования преобразователя частоты (ПЧ) с асинхронным многоскоростным (двухско-ростным) электродвигателем, например, на 8/4 полюса. Для условий работы шнека с модулем обеззараживания зерна предлагается использовать в приводе доработанный отечественный мотор-редуктор 3МП-31,5 с выходной частотой вращения п*** = 35,5 об/мин и мощностью = 0,37 кВт с 'двигателем на 8/4 полюса на базе АИР71А6. При восьмиполюсном включении и частоте f^ = 30 Гц имеем частоту вращения на валу шнека = 10 об/мин, а = 62 об/мин получаем при четырёх полюсах и частоте = 87 Гц. Остальные частоты будут выбираться автоматикой в пределах двух диапазонов, имеющихся у двухскоростного электродвигателя, выбор которых может осуществляться вручную.

References

1. Пахомов В. И., Пахомов А. И., Максимен-ко В. А. Экспериментальный анализ комбинированных методов обеззараживания зерна // Материалы Междунар. агроэко-логического форума (Санкт-Петербург -Тярлево, 21-23 мая 2013 г.) / ГНУ Северо-Западный НИИМЭСХ Россельхо-закадемии. СПб., 2013. Т. 2. С. 230-235.

2. Пахомов А. И., Максименко В. А. Инновационная СВЧ-установка «СИГМА-1» // Тракторы и сельхозмашины. 2015. № 5. С. 11-12.

3. Пат. 134726 РФ, МПК Н05В6/64. Устрой-

ство для непрерывной СВЧ-обработки сы-

1. Pakhomov V. I. Experimental analysis of grain disinfection combined methods / V. I. Pakhomov, A. I. Pakhomov, V. A. Maksimenko // Research record of the International agro-ecological forum. In 3vol. (St. Petersburg - Tyarlevo, SSI NW SRIMEA of Rosagroacademy, May 21-23, 2013). - St. Petersburg : NW SRIMEA of Rosagroacademy Press. 2013. - V. 2. - P. 230-235.

2. Pakhomov A. I. Innovative UHF unit «SIGMA-1» / A. I. Pakhomov, V. A. Maksimenko // Tractors and agricultural machinery. -2015. - № 5. - P. 11-12.

3. Patent for useful model № 134726 RU,

пучих сельскохозяйственных материалов / А. И. Пахомов, В. И. Пахомов, В. А. Макси-менко ; заявитель и патентообладатель: ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии. № 2013107522/07 ; заявл. 20.02.2013 ; опубл. 20.11.2013, Бюл. № 32. 2 с.

4. Пахомов А. И. Рациональные принципы построения сельскохозяйственных СВЧ-установок// Хранение и переработка зерна. 2014. № 7. С. 53-56.

5. Буханцов К. Н. Математическая модель процесса обеззараживания увлажненного водой зерна сочетанием конвективного нагрева и обработки электромагнитным полем сверхвысокой частоты [Электронный ресурс] // Электротехнические комплексы и системы управления. 2015. № 1. С. 9-23. URL: http://www.v-itc. ru/electrotech/2015/01/pdf/2015-01-03. pdf

6. Пат. 2496291 РФ, МПК А01 С1/00. Способ обеззараживания зерна и семян сельскохозяйственных культур / В. И. Пахомов,

A. И. Пахомов, К. Н. Буханцов, В. А. Макси-менко ; заявитель и патентообладатель: ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии. № 2012121837/13 ; заявл. ; 25.05.2012 ; опубл. : 27.10.2013, Бюл. № 30. 16 с.

7. Пат. 2550479 РФ, МПК А01 С1/00. Способ комбинированного обеззараживания зерна и семян с использованием электромагнитного поля сверхвысокой частоты /

B. И. Фисинин, Ю. Ф. Лачуга, В. И. Пахомов, А. И. Пахомов, К. Н. Буханцов ; заявитель и патентообладатель: ГНУ СКНИИМЭСХ Россельхозакадемии. № 2014100549/13 ; заявл.: 09.01.2014 ; опубл.: 10.05.2015, Бюл. № 13. 28 с.

8. Максименко В. А., Буханцов К. Н., Гро-макова Л. В. Особенности автоматизации СВЧ-модуля на бытовых магнетронах «СИГМА-1» // Инновации в сельском хозяйстве. 2014. № 4 (9). С. 128-134.

9. Справочник конструктора сельскохозяйственных машин / под ред. М. И. Клец-кина. М. : Машиностроение, 1967. Т. 1.

C. 394-410.

10. Ванурин В. Н. Статорные обмотки асинхронных электрических машин. СПб. : Изд-во «Лань», 2014. 176 с.

11. Карлов Б., Есин Е. Преобразователи частоты: методы управления и аппаратная реализация // Силовая электроника. 2004. № 1. С. 50-54.

12. Гурин Я. С., Кузнецов Б. И. Проектирование серии электрических машин. М. : Энергия, 1978. 480 с.

13. Богатырев Н. И., Ванурин В. Н., Вронский О. В. Статорные обмотки и параметры асинхронных двигателей и генераторов. Краснодар : КубГАУ, 2013. 352 с.

Int. Cl. № 05 B6/64. Unit for continuous UHF treatment of dry agricultural materials / A. I. Pakhomov, V. I. Pakhomov, V. A. Maksimenko ; applicant for a patent and holder of patent: SSI NCSRIMEA of Rosagroacademy. - № 2013107522/07, pat.: 20.02.2013; publ.: 20.11.2013, Bul. № 32. - 2 p.

4. PakhomovA. I. Rationalfoundationsofagricultural UHF units construction / A. I. Pakhomov // Storage and processing of grain. - 2014. -№ 7. - P. 53-56.

5. Bukhantsov K. N. Mathematical model of moistened grains' disinfection process by combining the convection heating and high frequency electric field treatment / K. N. Bukhantsov// Electrotechnical complexes and control systems. - 2015. -№ 1. - P. 9-23. - Access mode: http://www.v-itc.ru/electrotech/2015/01/pdf/2015-01-03.pdf.

6. Patent № 2496291 RU, Int. Cl., A01 C1/00. Method of disinfection of grain and agricultural crops / A. I. Pakhomov, V. I. Pakhomov, K. N. Bukhantsov,V. A. Maksimenko ;applicant and holder of patent: SSI NCSRIMEA of Rosagroacademy. - № 2012121837/13, apl.: 25.05.2012; publ..: 27.10.2013, bul. № 30. - 16 p.

7. Patent № 2550479 RU, Int. Cl. A01 C1/00. The method of combined disinfection of grain and seeds by using UHF electro-magnetic field / V. I. Fisinin, Yu. F. Lachuga, V. I. Pakhomov,

A. I. Pakhomov, K. N. Bukhantsov ; applicant and holder of patent : SSI NCSRIMEA of Rosagroacademy. - № 2014100549/13, apl.: 09.01.2014; publ.: 10.05.2015, Bul. № 13. - 28 p.

8. Maksimenko V. A. Automation features of the UHF module at the consumer magnetron «SIGMA-1» / V. A. Maksimenko, K. N. Bukhantsov, L. V. Gromakova // Innovations in agriculture. - 2014. - № 4(9). -P. 128-134.

9. Agricultural machines Designer's Handbook/ Edited by M. I. Kletskin ; 4 vol. - 2nd Iss., revised and completed. - M. : «Machine construction» Press, 1967. - V. 1. - P. 394-410.

10. Vanurin V. N. Stator windings of asynchronous machines / V. N. Vanurin. - St. Peterburg: Publ. «Lan», 2014. - 176 p.

11. KarlovB. Frequency converters: management technology and hardware implementation/

B. Karlov, E. Esin // Power electronics. -2004. - № 1. - P. 50-54.

12. Gurin Ya. S. Design of electrical machines line / Ya. S. Gurin, B. I. Kuznetsov. - M. : Energy, 1978. - 480 p.

13. Bogatyrev N. I. Stator windings and parameters of asynchronous motors and generators / N. I. Bogatyrev, V. N. Vanurin, O. V. Vronsky. - Krasnodar : KubSAU Publ., 2013. - 352 p.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.