WWW.NAUKA.X-PDF.RU
БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА - Книги, издания, публикации
 


Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |

«АГРОИНЖЕНЕРИЯ Москва 2005 УДК 378.1 В вестнике приводятся результаты теоретических и экспериментальных исследований, направленных на повышение эффективности сельскохозяйственного ...»

-- [ Страница 3 ] --

Для осуществления робастного управления различными технологическими процессами были установлены определенные требования к расположению доминирующих полюсов передаточных функций замкнутых автоматических систем.

Однако исследования показали, что применение этих требований в системах с ПИД регулятором приводит к значительному перерегулированию и повышенной колебательности переходных процессов, возникающих в системе при подаче на ее вход ступенчатых воздействий.

Поэтому необходимо решить задачу по модификации полученных требований таким образом, чтобы обеспечить высокое качество управления в системах с ПИД регуляторами, подвергающихся действию ступенчатых возмущений.

Решение этой задачи для систем управления обогревом СЗГ весьма актуально, т.к. переключение режима обогрева в ночное и дневное время обычно осуществляется скачкообразно, а применение ПИД регуляторов в принципе позволяет существенно повысить точность управления температурой внутренней воздушной среды СЗГ.

Для замкнутых систем с ПИД регулятором условия робастности управления ранее были получены в следующем виде:

s1, 2 = -h (1 ± i / m) s3, 4 = -h (1 ± i / m) ;, (1) где k, k = 1,4 – доминирующие полюсы;h и m – соответственно s показатели абсолютного и относительного демпфирования свободного движения замкнутой системы, причем значение m обычно выбирается из интервала 0,221 … 0,366.

Но, как было отмечено выше, такой выбор приводит к нежелательному возрастанию колебательности переходных процессов. Поэтому необходимо определить значение m, обеспечивающее достижение компромисса между частотой колебаний и временем затухания переходных процессов.

Для этого воспользуемся эвристическим принципом, согласно которому для нормального функционирования любой системы необходимо распределить веса упорядоченной и хаотической составляющих, протекающих в ней процессов по золотой пропорции.

Применительно к переходным процессам веса хаотической и упорядоченной составляющих определяются соответственно их колебательностью и временем затухания.

Чтобы приблизить распределение весов указанных составляющих к золотой пропорции, потребуем выполнения следующих равенств:

(TИ + T Д ) / TИ = TИ / TД = F = (1 + 5 ) / 2 = 1,618...

, (2) T где TИ и Д – соответственно постоянные времени интегрирования и дифференцирования ПИД регулятора; F – золотое число.

Смысл требований (2) заключается в том, что операции интегрирования и дифференцирования сигналов в системах с ПИД регулятором влияют на распределение весов упорядоченной и хаотической составляющих переходных процессов, причем операция интегрирования повышает вес упорядоченной составляющей, а операция дифференцирования увеличивает вес хаотической составляющей.

В таком случае для достижения оптимального соотношения между частотой колебаний и временем затухания переходных процессов необходимо выбрать значение величины m в выражениях (1) так, чтобы обеспечить выполнение равенств (2).

Кроме того, чтобы оптимизировать величину перерегулирования переходных процессов равенства (1) представим в виде s1, 2 = -h (1 + b )(1 ± i / m) s3, 4 = -h (1 - b )(1 ± i / m) ;, (3) где 0 b 1.

Значение величины b в выражениях (3) выберем так, чтобы выполнялось требование M = F, (4) где M – показатель колебательности замкнутой системы.

Поскольку величина перерегулирования определяет амплитуду колебаний переходных процессов, то она также характеризует вес хаотической составляющей этих процессов в системе управления и смысл требования (4) состоит в том, чтобы еще более приблизить распределение весов хаотической и упорядоченной составляющих к золотой пропорции.

Действительно, поскольку при M = 1 переходные процессы в системе управления затухают без колебаний, то разность M - 1 характеризует вес их колебательной (хаотической) составляющей. В таком случае выполнение равенства 1 + ( M - 1) 1 = M -1, 1 (5) дополнительно способствует гармонизации переходных процессов в системе управления.

Исходя из равенства (5) для показателя колебательности M получим следующее уравнение:

M 2 - M -1 = 0, решив которое, приходим к равенству (4).

Расчеты переходных процессов в системах с ПИД регуляторами, параметры настройки которых выбирались согласно требованиям (2), (3) и (4), подтвердили высказанные выше соображения по поводу априорного выбора показателей качества m и M систем управления в соответствии с методом золотой пропорции.





Важное преимущество разработанного метода расчета параметров настройки ПИД регуляторов заключается в резком сокращении объема информации, необходимой для оптимизации систем управления, а также трудоемкости выполняемых при этом вычислений.

УДК 62–50 СОЛДАТОВ В.В.

АГАНБЕКЯН Н.Г.

ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ПРОЦЕССОВ

ТЕПЛООБМЕНА В ТЕПЛИЦАХ

В сооружениях защищенного грунта (СЗГ), к которым относятся теплицы и парники, важно поддерживать оптимальный микроклимат, чтобы избежать снижения качества продукции и сократить затраты топливно– энергетических ресурсов на их обогрев.

Для оценки эффективности систем, поддерживающих оптимальный микроклимат, целесообразно использовать имитационные модели теплообменных процессов в СЗГ, которые строятся на основе компьютерных программ, позволяющих осуществлять расчет динамических характеристик данных процессов.

При разработке указанных имитационных моделей предварительно необходимо построить математические модели процессов теплообмена в СЗГ в виде аналитических выражений для передаточных функций, описывающих каналы управления температурой их внутренней воздушной среды.

Примем, что температура внутренней воздушной среды СЗГ описывается функцией T ( x, t ), где x – расстояние от одного из торцов СЗГ, а t – переменная времени.

Функция T ( x, t ) удовлетворяет уравнению температуропроводности

–  –  –

Литература

1. Солдатов В. В. Энергосберегающее управление обогревом теплиц / Математические модели, средства вычислительной техники в электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства: Тр.

ВСХИЗО. – М.: ВСХИЗО, 1990. – С. 88 – 103.

УДК 631.22.628.8 ШТАНЬКО Р.И.

СУДНИК Ю.А.

КСЕНЗ Ю.Н.

ПРИМЕНЕНИЕ ОЗОНА ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОМЕЩЕНИЙ

Для очистки и обеззараживания воздушной среды в с.-х. производстве в последнее время получило распространение использование озона. Озон, обладая высоким окислительным и бактерицидным действием, прекрасно устраняет неприятные запахи и патогенные микроорганизмы воздушной среды.

Озонирование воздушной среды с концентрацией озона 30 - 50 мкг/м3 (при ПДК в рабочей зоне - 100 мкг/м3) улучшает условия труда, снижает общую микробную загрязненность в 3-4 раза, приводит к повышению работоспособности и комфортности труда обслуживающего персонала, к снижению заболеваемости животных [1].

К стерилизующим достоинствам озона относят широкий спектр его биоцидного действия при низкой концентрации, возможность использования для обеззараживания труднодоступных поверхностей, более короткий период полураспада в сравнении с другими газами, а также наличие дезодорирующего эффекта.

Механизм инактивации воздушной микрофлоры озоном следующий [2].

Сначала озон воздействует на оболочку микроорганизмов путем реакции с двойными связями липоидов. Затем, благодаря способности разрушать дегидрогеназы клетки, воздействует на ее дыхание. В результате нарушения проницаемости оболочки и изменения растворимости белков клетка лизируется. Обнаружено проникновение озона внутрь микробной клетки, вступление его в реакцию с веществами цитоплазмы и превращение замкнутого плазмида ДНК в открытую ДНК, что снижает пролиферацию бактерий.

Наблюдается известное различие между разными видами микроорганизмов по их сопротивляемости действию озона. Довольно быстро погибают различные плесени. Как правило, наиболее устойчивы микробы, покрытые оболочкой, как, например, микробные споры.

Эффективность стерилизующего действия озона зависит от его концентрации, экспозиции, температуры, влажности, вида микроорганизма, pH и исходной обсемененности обеззараживаемого воздуха.

Озон в низких концентрациях (около 0,2 мг/м3) не очень эффективен для уничтожения бактерий, т.к. они восстанавливаются спустя некоторое время после обработки. В этих случаях озон оказывает лишь поверхностное действие (контактируя с внешней оболочкой клетки) и незначительно проникает вглубь. Для полной инактивации микрофлоры помещения необходима высокая концентрация озона и длительное время для контакта с микроорганизмами.

Оксиды азота (N2О, N2O5, NO и др.) усиливают бактерицидные свойства озона, которые в значительной степени зависят от влажности воздуха. При относительной влажности воздуха ниже 45 % озон почти не оказывает бактерицидного действия, а оптимум его активности лежит между 60-80 % влажности.

В присутствии озона резко снижается адсорбционная способность различных материалов, токсические вещества десорбируются и удаляются из помещения с воздухом [3].

Под действием озона происходит образование более низко- или высокомолекулярных веществ, соединений с иной адсорбционной способностью по сравнению с исходными. Более низкомолекулярные соединения и вещества с пониженной адсорбционной способностью быстрее удаляются из жилого помещения непосредственно при озонировании.

Более высокомолекулярные соединения и вещества с повышенной адсорбционной способностью не так интенсивно выделяются из материалов и соответственно меньше загрязняют воздушную среду.

Определенный эффект оказывает и общее снижение содержания в помещении токсических веществ за счет образования из них двуокиси углерода, паров воды и других легкоудаляемых веществ.

Озонирование воздуха во многих случаях является частью технологии воздухоподготовки и не должно нарушать принятые режимы температуры, влажности, скорости вентиляции. Это условие требуется соблюдать, применяя озон для дезодорирования и бактерицидной очистки воздушной среды хранилищ, птицефабрик, животноводческих и других помещений.

В помещениях с повышенной влажностью и сильным запахом (птичниках, животноводческих фермах и т.п.) образованию озона в электрическом разряде непосредственно в воздухе помещений мешает высокая роль плазмохимических реакций, происходящих в среде с высокой влажностью и особенно с высокой концентрацией содержащихся в ней органических соединений. В таких случаях эффективность применения озонирования достигается только путем подачи в эту среду предварительно образованного озона. Для этого необходимо или устанавливать озонатор в помещении с чистым воздухом и низкой влажностью и по воздуховоду вводить весь озоносодержащий поток в рабочую зону или, установив озонатор в оптимальном месте озонируемого помещения, подводить чистый воздух только в зону разряда. Второй путь решения этой задачи является более эффективным. Он позволяет применить охлаждение разрядной зоны основным потоком вентилируемого воздуха и при этом требует значительно (в десятки раз) меньшего сечения трубопровода, подводящего чистый воздух в зону разряда.

Таким образом, объективна показана эффективность обеззараживания воздуха и нейтрализации различных вредных примесей озоном.

Литература

1. Ксенз Н.В. Электроозонирование воздушной среды животноводческих помещений. – Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1991. – 171 с.

2. Давидчик Л.Я., Кнтехцян А.А. Озон и его влияние на споры плесневых грибов в комбикормах : Тр. ин-та / ВНИИ комбикормовой пром-ти. – 1980. – Вып. 17. – С. 9-10.

3. Лунин В.В., Попович М.П., Ткаченко С.Н. Физическая химия озона.

М.: Изд-во Моск. ун-та, 1998. – 474 с.

УДК 631.22.628.8 ШТАНЬКО Р.И.

СУДНИК Ю.А.

КСЕНЗ Ю.Н.

ПАРАМЕТРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОЦЕССЫ В КОРОННОМ

РАЗРЯДЕ

Эффективность протекания коронного разряда в аппаратах электронноионной технологии (и в частности выход озона) зависит от ряда параметров, которые условно можно разделить на три группы: параметры внешней среды, конструктивные и режимные параметры.

Так как большинство технологических процессов с.-х. производства протекают при фиксированных параметрах внешней среды (оптимальные значения температуры, влажности и т.д.), их влияние на образования озона в коронном разряде подробным образом рассматривать не будем. Отметим лишь, что из параметров внешней среды наибольшее влияние на образование озона оказывают температура и влажность. При этом увеличение температуры и влажности приводит к уменьшению выхода озона в коронном разряде.

К конструктивным параметрам относятся: величина разрядного промежутка, форма, размеры и материал электродов. Величина разрядного промежутка и материал некоронирующего электрода не оказывают существенного влияния на процессы в чехле короны, а значит и на образование озона в коронном разряде.

Наибольшее влияние на характер коронного разряда из конструктивных параметров оказывают размер и форма коронирующего электрода. При непрерывной униполярной короне средняя напряженность электрического поля в чехле короны приблизительно равна начальной напряженности коронного разряда [1]. При этом она не так сильно зависит от величины питающего напряжения и тока короны, а в основном определяется радиусом кривизны коронирующего электрода. С увеличением радиуса кривизны коронирующего электрода напряженность электрического поля в чехле короны уменьшается, а с уменьшением радиуса кривизны снижается напряжение зажигания короны [2].

Коронирующие электроды по форме можно разделить на две группы. К первой группе относятся электроды, которые не имеют фиксированных коронирующих точек, - проволочные электроды. Ко второй группе электроды с фиксированными точками разряда по их длине - игольчатые электроды.

Малые радиусы кривизны поверхности на концах игл позволяют получить низкие начальные напряжения короны. Однако в чехле короны значение напряженности электрического поля будет выше по сравнению с проволочными электродами, что обуславливает большее выделение озона на единицу тока короны.

Исследование влияния материала коронирующего электрода на образование озона в коронном разряде показало, что при влажном воздухе это влияние несущественно [3].

Расстояние между коронирующими электродами также оказывает влияние на образование озона в коронном разряде, так как при определенных значениях этого расстояния появляется эффект взаимного экранирования.

Данный эффект приводит к увеличению напряжения начала коронирования, что, в свою очередь, изменяет напряженность в чехле короны и, соответственно, изменяет интенсивность образования озона.

К режимным параметрам относятся величина тока короны, полярность, вид и величина питающего напряжения.

Ток короны характеризует интенсивность образования свободных электронов в чехле короны. Чем больше величина тока короны, тем больше количество свободных электронов и, следовательно, больше образуется озона.

В работах [4, 5] были проведены исследования по изучению влияния полярности короны на образование озона при коронном разряде. Результаты исследований показали, что в случае использования электродов первой группы (проволочные электроды = 0,2 10 – 3... 0,63 10 – 3 м) при отрицательной короне озона выделялось в несколько раз больше, чем при положительной короне. При исследовании электродов второй группы (проволочные электроды с зазубринками и игольчатые электроды) озона выделялось уже больше при положительной короне.

При непрерывной униполярной короне разница между начальными напряженностями положительной и отрицательной короны незначительна, так же, как между температурой газа в чехле в одном и другом случае и температурой газа во всем промежутке. Следовательно, различие в образовании озона при положительной и отрицательной короне вызывается неодинаковыми условиями распространения электронных лавин. При отрицательной короне электронные лавины начинаются у поверхности коронирующего электрода и распространяются в область более низкой напряженности поля. При положительной короне электронные лавины начинаются в области, где a имеет большее значение, и распространяются в область более высокой напряженности поля (a - ионизационный коэффициент Таунсенда).

Таким образом, при положительной короне большинство неупругих столкновений электронов происходит в области более сильных полей, где вероятность диссоциации молекулы кислорода имеет низкие значения. А при отрицательной короне - наоборот. При этом необходимо учитывать, что характер протекающих в чехле короны процессов при радиусах r rКР.

коронирующего электрода значительно меняется - существенную роль в процессах ионизации начинает играть автоэлектронная эмиссия [6].

По виду и величине питающего напряжения в настоящее время используется униполярное постоянное напряжение с малыми пульсациями и импульсное питание. В последнее время наметилась тенденция использования импульсного питания коронного разряда с целью получения максимального выхода озона. Это объясняется тем, что при импульсном питании процессы в чехле короны имеют дискретный характер во времени и в пространстве. Чехол короны состоит из отдельных шнуровых разрядов, имеющих высокие плотности тока и не создающих значительного нагрева газа.

Таким образом, процесс образования озона в воздушной смеси и влияние на него различных факторов (конструктивные параметры индуктора озона, температуры и т.д.), вносящих значительное изменение в реакции образования и распада озона, носят достаточно противоречивый характер.

Исходя из этого, для более полного осмысления процесса требуются дальнейшие исследования в данной области.

Литература

1. Попков В.И., Богданова И.Б., Певчев Б.Г. Напряженность электрического поля на поверхности электрода положительной полярности в условиях встречного потока отрицательных ионов. – Изв. АН СССР, Энергетика и транспорт, 1978, № 1, с. 96-102.

2. Ксенз Н.В. Электроозонирование воздушной среды животноводческих помещений. – Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1991. – 171 с.

3. Goldman M., e. a. Influence of the nature of electrode material production of corrosive spicies corona discharge. - Gaseous Dulec., Vol. 3. - Proc. 3. - Int.

Symp., Knoxville, March 7-11, 1982. - New-York. - P. 327-331.

4. Awad M.B., Castle G.S.P. Some parameters affecting the generation of ozone in positive and negative corona // JEEE Industry Applications Society. – New-York, 1973. – P. 373 - 380.

5. Возмилов А.Г. Выделение озона двухзонным электрофильтром // Сб.

науч. тр. / Челяб. ин-т механ. и электр. сел. хоз-ва. – 1978. – Вып. 134. – С.

134 – 139.

6. Попков В.И. Особенности коронного разряда при высоких напряжениях поля // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт. – 1965. – № 4. – С. 57-62.

УДК 631.22.628.8 ШТАНЬКО Р.И.

СУДНИК Ю.А.

КСЕНЗ Ю.Н.

ТИПЫ И КОНСТРУКЦИИ ГЕНЕРАТОРОВ ОЗОНА

В настоящее время существует несколько способов получения озона, среди которых наиболее распространенными являются: электролитический, фотохимический и электросинтез в плазме газового разряда.

Электросинтез озона в плазме газового разряда получил наибольшее распространение. Этот метод сочетает в себе возможность получения озона как высоких, так и низких концентраций, большой производительностью и относительно невысокими энергозатратами.

Необходимо отметить, что производство озона отличается от производства других веществ тем, что его практически невозможно и небезопасно хранить, а также перевозить на большие расстояния. Это обусловлено тем, что реакции распада озона сопровождаются выделением тепла и при концентрации озона 15 – 20 % могут протекать со взрывом.

Поэтому озон обычно вырабатывается там, где он должен применяться и в том количестве, которое требуется в настоящий момент. Это вызывает необходимость разработки и создания установок, значительно отличающихся друг от друга по производительности концентрации озона на выходе генератора и другим техническим показателям.

По производительности генераторы озона условно подразделяются на малые (до 1 кг озона в час), средние (до 10 кг озона в час) и крупные (свыше 10 кг озона в час).

По конструктивному исполнению разрядной камеры генераторы озона подразделяются на трубчатые и плоские.

По виду используемого для работы напряжения – постоянное, переменное, импульсное и др.

По значению частоты питающего напряжения – промышленной и повышенной.

В результате исследований [1, 2] по использованию различных видов газового разряда для электросинтеза озона распространение получили аппараты, использующие две формы разряда: барьерный и коронный.

По современным представлениям барьерный разряд – наиболее распространенный и экономически целесообразный способ промышленного получения озона. Все другие, известные сейчас методы, не нашли столь широкого распространения, однако имеют отдельные преимущества перед барьерным разрядом.

Барьерным разрядом называют разряд в узком газовом зазоре между плоскими или коаксиальными электродами, один из которых (или оба) покрыт слоем твердого диэлектрика. Из-за того, что электрическая цепь разорвана диэлектриком, питание осуществляется только переменным током (промышленной или повышенной частоты). Если к электродам приложено переменное напряжение с амплитудой, превышающей пробивное напряжение газового промежутка, то в нем возникает разряд, состоящий из большого числа отдельных искр, дискретных в пространстве и во времени.

Разряд продолжается до тех пор, пока мгновенное значение напряжения на электродной системе не достигнет UMAX. Особенностью барьерного разряда является локальное накопление заряда на поверхности диэлектрического барьера в процессе развития в промежутке каждой отдельной искры.

В последние годы проводятся исследования по совершенствованию озонаторного оборудования. Одним из путей повышения надежности работы устройства и снижения его габаритов является применение новых материалов в конструкции озонаторных установок. Одна из таких конструкций представлена в работе [3]. Генератор озона содержит пакет чередующихся электродных пластин с высоким и нулевым электрическим потенциалом и диэлектрические прокладки, причем, электродные пластины расположены внутри диэлектрических прокладок (выполненных из стеклоармирующей пластмассы) в плоскости их симметрии.

Данный генератор отличается простотой, компактностью и отсутствием системы охлаждения электродов. Недостатком его является малая производительность по озону.

По мнению В.Г. Самойловича, В.И. Гибалова и К.В. Козлова, большое значение для повышения производительности генератора озона имеет частота тока, так как с повышением ее увеличивается мощность разряда и, кроме того, возможно увеличение числа микроразрядов за полупериод [4].

Однако для малых и средних генераторов озона источники тока повышенной частоты применяются довольно редко, что связано с повышением стоимости озонирующей установки.

Для успешной работы барьерных озонаторов необходимо соблюдение некоторых условий:

- зазор, в котором происходит разряд, должен быть равномерным по всей длине озонатора, иначе рабочей будет только часть озонатора, что скажется на эффективности выхода озона. При повышении напряжения возможны также пробои отдельных участков;

- нагрев озонатора недопустим; с увеличением температуры резко увеличивается скорость разложения озона, что приводит к падению концентрации озона на выходе. Кроме того, при нагреве возрастает вероятность пробоя диэлектрических барьеров;

- при работе с кислородом очень желательна, а при работе с воздухом необходима осушка газа. Осушителями служат силикагель, алюмосиликаты, цеолиты.

Основными параметрами, определяющими эффективность работы барьерных озонаторов, являются: напряжение на электродах U; газовый зазор l (эта величина определяет характер разряда и его интенсивность);

диэлектрическая проницаемость материала барьера Б; частота f воздействующего напряжения; расход газа vГ, определяющий концентрацию озона в выходящей из озонатора газовой смеси; наличие или отсутствие системы охлаждения электродов и диэлектриков зоны тихого разряда для предотвращения преждевременного разрушения под действием теплоты образовавшегося озона.

В последнее время большое внимание уделяется разработке и применению генераторов озона на основе коронного разряда. Коронный разряд возникает в газовом промежутке (при высоких значениях напряженности электрического поля) между электродами, один (или оба) из которых имеют малый радиус кривизны (острие – плоскость, острие – острие и т.п.).

Целесообразность применения коронного разряда для синтеза озона обусловлена рядом преимуществ последнего перед барьерным разрядом:

- простота, надежность и дешевизна коронных озонаторов;

- возможность электропитания любым видом напряжения (постоянным, переменным или импульсным);

- возможность электропитания напряжением промышленной частоты;

- отсутствие системы воздухоподготовки и охлаждения электродов.

К недостаткам коронных озонаторов следует отнести их относительно невысокую производительность по озону.

Техническая реализация коронного разряда в воздушной среде осуществляется двумя видами коронирующих электродов: электродами, не имеющими фиксированных точек коронирования, - проволочными, и электродами с фиксированными точками коронирования – игольчатыми.

В настоящее время предпочтение отдается конструкциям, в которых поле разрядного промежутка локализовано в небольшом объеме. Эта система обладает достаточными ионизационными свойствами и характеризуется минимумом электрических полей в зоне нахождения биологических объектов.

Простейший коронный озонатор состоит из двух электродов коронирующего и приемного. Коронирующий электрод выполняется в виде тонкой металлической пластины или решетки, в узлы которой впаяны коронирующие иглы; приемный электрод представляет собой тонкую пластину (решетку). Схема обладает малыми габаритами, что позволяет использовать ее не только в различных сельскохозяйственных помещениях (свинарниках, птичниках и т.д.), но и непосредственно в системах вентиляции (воздуховодах).

Установлено [5], что наибольшая концентрация озона вырабатывается при подаче положительного потенциала напряжения на коронирующий электрод.

В последние годы разрабатывается множество новых конструкций озонаторов, связанных с вращающимися либо вибрирующими электродами и диэлектриками [6], что, по утверждению авторов изобретений, значительно до 35 % - увеличивает производительность озонаторных установок. В работе [7] представлено одно из подобных технических решений. Сущность его заключается в том, что в озонаторе вращающийся с регулируемой скоростью диэлектрик, установленный на валу, и электроды, установленные под углом к поверхности диэлектрика, создают зону разряда коронного типа. Крыльчатка установлена на одной оси с диэлектриком, при этом озонатор может быть выполнен многофазным. Вращение крыльчатки с диэлектриком происходит за счет электрогазодинамического течения воздушной среды (“электрического ветра”), что способствует лучшему выносу озоновоздушной смеси из разрядного промежутка.

Исходя из вышесказанного следует, что выбор генератора озона должен, прежде всего, определяться особенностями технологического процесса, производительностью озонатора, а также простотой и компактностью оборудования.

Литература

1. Бородин И.Ф., Першин А.Ф., Федоров А.В., Евдосеева А.Ю.

Перспективы использования коронного разряда в сельскохозяйственных электроозонирующих установках // Электрификация технологических процессов сельскохозяйственного производства: Сб. науч. трудов МИИСП. – М., 1989. С.3-9.

2. Вербицкая С.В. Предпосевная обработка семян фасоли озоном и магнитным полем: Автореф. дис. к-та техн. наук. – Зерноград: АЧГАА, 2001.

3. А. с. № 1673503 СССР, МКИ5 С 01 В 13/11 Озонатор / В.В. Силантьев.

- № 4687566/26; Заявлено 10.05.89; Опубл. 30.08.91 // Открытия.

Изобретения. - 1991. - № 32. - С. 84.

4. Самойлович В.Г., Гибалов В.И., Козлов К.В. Физическая химия барьерного разряда. М.: Изд-во Моск. ун-та, 1989. – 176 с.

5. Ксенз Н.В. Электроозонирование воздушной среды животноводческих помещений. – Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 1991. – 171 с.

6. Пат. 2135407 Россия, МКИ 6 А61L/015. Генератор озона Пичугина / Пичугин Ю.П. - № 98115710/25; Заяв. 21.05.92; Опубл. 20.01.95, Бюл. №12. – 3 с.

А.с. № 2040461 Россия, С 01 В 13/11. Озонатор / Хайруллин И.Х., Фаттахов Р.К., Исмагилов Ф.Р., Лысенко В.И. - № 5028651/26; Заявлено 25.02.92;

Опубл. 27.07.95.

621.313.333 ЗАВОДЯНСКАЯ Е.А.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДА ЭЛЛИПТИЧЕСКИХ

СОСТАВЛЯЮЩИХ ДЛЯ ДИАГНОСТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ

ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ

МАШИН Сельскохозяйственные машины с асинхронными электродвигателями характеризуются различными условиями работы, которые сказываются на эксплуатационной надежности электродвигателей.

Из-за неблагоприятных условий аварийность электродвигателей в сельском хозяйстве достаточно высока. Практика производства и эксплуатации асинхронных машин показывает, что одной из наиболее часто встречающихся и трудно поддающихся контролю неисправностей является асимметрия обмотки ротора, вызванная обрывом стержня беличьей клетки короткозамкнутого ротора. Разработка эффективных способов диагностического контроля технического состояния электрических машин позволит своевременно определить неисправности, предотвратить внезапные отказы в работе и преждевременный выход машины из строя. Существующие способы и средства диагностического контроля не нашли широкого применения из-за сложности реализации и низкой чувствительности.

Одной из главных трудностей в решении этой задачи является определение специальных диагностических параметров, особенно из числа высших гармонических составляющих, на основе которых можно было бы разработать эффективные способы и средства контроля, позволяющие получать диагностирующую информацию для оценки технического состояния и предупреждения о возникновении неисправностей в процессе функционирования машины.

В настоящее время в сочетании с такими методами, как комплексный, метод симметричных составляющих, метод преобразования координат создан ряд моделей, пригодных для анализа динамических электромагнитных процессов вращающихся электрических машин самого различного исполнения, как в симметричных, так и несимметричных режимах.

Рассмотрим некоторые характерные особенности существующих методов. Метод наложения предполагает потребность в прямом использовании метода вращающихся волн сразу, как только становится необходимым сделать модель полной. При использовании метода унифицированных элементарных переменных необходим предварительный гармонический анализ МДС или токов обмотки. В основе метода суммарных комплексных ампер-витков лежит теория рядов Фурье - магнитные поля статора и ротора, соответствующие им индуктивные параметры определяются бесконечными рядами. Кроме того, методы лишены физической наглядности, которую способен дать метод вращающихся волн.

Развитием этих методов является метод моделирования, названный «методом эллиптичных составляющих».

Метод органично включает в себя методы гармонического анализа и симметричных составляющих, что придает ему большую физическую наглядность. В методе симметричных составляющих реализована идея использования дискретных функций, имеющих конечный спектр, что позволяет радикально уменьшить количество переменных модели и облегчает теоретическое исследование объекта в установившихся и переходных состояниях.

В отличие от вышеперечисленных методов, метод эллиптичных составляющих естественно разделяет математические переменные по физическому принципу и ставит им в соответствие наглядные физические образы – эллиптичные волны. Он позволяет связать внутреннюю асимметрию обмотки с её внешними проявлениями: асимметрией фазных напряжений и токов, генерацией ЭДС дополнительных частот и прочими. В этом отношении метод перспективен для создания теоретических моделей асимметричных электрических машин и разработки эффективных способов и средств диагностического контроля технического состояния.

УДК 621.313.333ЗАВОДЯНСКАЯ Е.А.

ГАРМОНИЧЕСКИЙ СОСТАВ ТОКОВ АСИММЕТРИЧНЫХ

КЛЕТОК КОРОТКОЗАМКНУТЫХ РОТОРОВ

При синусоидальном распределении ЭДС функции токов колец и стержней будут синусоидальны. Они являются первыми, точнее – главными, гармониками токов клетки. При асимметрии фаз клетки функции токов несинусоидальны, но могут быть разложены в конечный спектр дискретных пространственных гармоник.

Покажем это на примере клетки, имеющей Z = 12 пазов и 2 p = 2 полюсов. Рассмотрим симметричную беличью клетку. В данном случае мы имеем дело с одной эллиптичной составляющей, имеющей номер n=1. Это будет первая пространственная гармоника тока в обмотке. Этой эллиптичной составляющей соответствует пара сопряженных изображающих векторов (рис.1), траектория которых представлена на рис.2.

–  –  –

Из рисунка видно, что изображающий вектор описывает на комплексной плоскости окружность, а множество комплексных векторов функций i k представляет собой систему прямой последовательности.

Обрыв стержня клетки можно рассматривать как максимальную степень ее асимметрии, связанную с одним из стержней. В данном случае обрывался стержень с условным номером 1, а параметры остальных стержней сохраняли свои симметричные значения.

В отличие от предыдущего примера, в асимметричной беличьей клетке мы имеем дело с целым спектром эллиптичных составляющих (рис.3).

Рис.3. Спектральная функция Рис.4. Траектории ИВ

На рис.4. ЭС токов представлены в виде траекторий изображающих векторов. Пять из них I 1 - I 5 можно назвать прямовращающимися, понимая под этим то, что в ЭС преобладает прямовращающаяся составляющая.

Шестая – I 6 пульсирует по действительной оси. ЭС имеют различную степень эллиптичности. Например, у I 1 обратная составляющая около 20%, у I 3 – около 50%, а у I 6 – 100%.

Итак, в общем случае функции токов колец и стержней несинусоидальны и разложимы в конечный спектр пространственных гармоник. Всего таких гармоник не более z 2, так как на множестве из z значений аргумента гармоника не может иметь более z 2 периодов. Сами гармоники могут быть пульсирующими, эллиптическими, вращающимися в положительном или отрицательном направлении.

Таким образом, можно сделать вывод, что при различных параметрических асимметриях клетки, а в пределе – при обрывах стержней, состав ЭС токов резко изменяется. Изменения касаются и состава эллиптических составляющих, и поведения их векторов на комплексной плоскости: от кругового вращения до пульсаций.

УДК 621.313.333 ЗАВОДЯНСКАЯ Е.А.

МЕЛЬНИКОВА И.А.

–  –  –

м. Вместе с тем вся информация о нем имеется в z 2 ЭС токов. В конкретных случаях число ЭС может быть меньше z 2, если некоторые из них равны нулю. Так, бесконечному спектру МДС токов симметричной клетки соответствует всего одна ЭС тока. Введение понятия "эллиптическая составляющая" позволяет оперировать информацией о спектре МДС обмотки в наиболее компактной форме.

Каждой ЭС можно поставить в соответствие компактный математический объект – изображающий вектор. Его поведение на комплексной плоскости дает информацию о степени эллиптичности гармоник изображаемого им спектра МДС.

Таким образом, МЭС позволяет заменить без потери информации анализ бесконечного спектра МДС обмотки на анализ ограниченного спектра ЭС ее токов.

Произведенные на базе МЭС расчеты свидетельствуют о том, что при различных параметрических асимметриях клетки, а в пределе – при обрывах стержней, состав ЭС токов резко изменяется. Изменения касаются и состава эллиптических составляющих, и поведения их векторов на комплексной плоскости: от кругового вращения до пульсаций. Результатом этого является и изменение спектра ее МДС. Данные изменения, их интенсивность могут служить диагностическими параметрами, на основе которых можно разработать эффективные способы и средства контроля технического состояния сельскохозяйственных машин, позволяющие своевременно определить неисправности, предотвратить внезапные отказы в работе и преждевременный выход машины из строя.

УДК 62-83-52 ЛЬГОТЧИКОВ В.В.

ОВИНОВА С.А.

МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

ЗЕРНООЧИСТИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ

Разработка электроприводов для сельского хозяйства остается важной и актуальной задачей. При этом учитывается маломощность сетей, подводящих электрическую энергию к установкам, наличие энергоемких технологий, нерегулярность профилактического обслуживания установок высококвалифицированным персоналом. Ремонтопригодность новых образцов техники должна позволять в полевых условиях устранять их неисправности и отказы. В тоже время, электропривод обязан отвечать всем требованиям по реализации технологического цикла работы установки.

Рассматривается зерноочистительная машина с электроприводной схемой управления двигателем в «синусном» режиме: одна фаза двигателя питается от сети промышленной частоты, а другая - от однофазного преобразователя частоты. В этом режиме двигатель может рассматриваться как источник синусоидального момента, изменяющегося с частотой, равной разности частоты питающей сети и частоты на выходе однофазного

–  –  –

В результате моделирования получена зависимость функции угла поворота решета, зерна и поддона от времени (рис.), где jп – угол поддона, jр

–угол решета, jз – угол зерна:

–  –  –

На данном графике видно, что угол поворота поддона меньше, чем угол поворота решета, как это было рассчитано во второй главе. В целом колебания решета, зерна и поддона достаточно стабильны, а решето отрабатывает свой угол. Зерно совершает постоянные колебания около решета, в результате чего и осуществляется сепарация. Возобновление движения скоростью противоположного знака происходит в результате удара поддона об ограничитель движения. В модели есть учет электромагнитных переходных процессов в однофазном двигателе, сочетаний значений коэффициентов трения, масс частей установки, начальных условий приводящих к его залипанию или другим нарушениям технологического процесса не выявлено.

УДК 62-83-52 ЛЬГОТЧИКОВ В.В.

АДАПТИВНОЕ УПРАВЛЕНИЕ ЧАСТОТНЫМ ПРИВОДОМ

УСТАНОВОК СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Управляемость привода во многом определяет сложность, а следовательно, и надежность кинематических цепей механизмов сельскохозяйственного назначения: упрощение и повышение надежности работы кинематической цепи ведет к требованиям повышения управляемости и усложнению электрической части привода. Кинематическая цепь во многом определяет материалоемкость и габариты установки, а постоянное удешевление электронных узлов при улучшении их потребительских свойств, доступность для широкого использования контроллеров делает этот путь совершенствования привода перспективным. За базовый для построения эффективного привода принимается наиболее распространенный привод с асинхронным короткозамкнутым двигателем. Задача электропривода и системы управления в целом состоит в обеспечении эффективного управления исполнительным двигателем. В основу синтеза частотного привода положена теория вариационного исчисления.

Решение задачи оптимального управления в элементарных функциях возможно только для сравнительно простых объектов. Асинхронный двигатель представляет собой сложный и нелинейный объект. Поэтому для эффективного управления предлагается за базу принять привод с управлением по вектору потокосцепления ротора (Y2 ) двигателя. При этом соотношения получаются достаточно простые с двумя каналам регулирования: частоты тока ротора (или частоты питающего напряжения при известной частоте вращения двигателя) и модуля потосцепления. Задачу управления можно сделать ещё проще, если частотный преобразователь будет обладать свойствами источника тока.

Вспомогательный функционал (оптимизационный), для которого составляются уравнения Эйлера при поиске оптимального закона управления (изменения частоты тока ротора n 0 ), имеет вид:

–  –  –

электропривода (i = 1,2,..., n). В рассматриваемом случае i = 3 для частоты тока преобразователя, скорости и потока.

Особенностью предлагаемой системы управления является разбиение траектории движения привода на фрагменты (интервалы управления), где изменяющиеся параметры двигателя и нагрузки на текущем интервале управления принимаются постоянными и равными найденным из опыта управления на предыдущем интервале.

Система управления, компенсирующая внутренние перекрестные связи структуры асинхронного двигателя, даёт аналитические выражения, которые на каждом интервале управления позволяют определять параметры двигателя, меняющиеся с изменением частоты тока ротора. Основное уравнение движения является базой для определения статического момента сопротивления нагрузки по результатам движения на предыдущем интервале управления.

Таким образом, устраняется основной недостаток, присущий терминальному принципу управления: необходимость знания объекта управления (его передаточной функции), и эффективно используется основное его преимущество: осуществление оптимального управления за счет активного формирования сигнала задания, а не с помощью регуляторов с фиксированной структурой.

УДК 62-83-52 ЛЬГОТЧИКОВ В.В.

ИМИТАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ ЧАСТОТНОГО ПРИВОДА

УСТАНОВОК СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Для имитационного моделирования частотного векторного электропривода с терминальным принципом управления использована современная специализированная программа MATLAB и приложение к ней SIMULINK. Эти программы ориентированы на структурное моделирование с возможностью включения регуляторов, представленных аналитически в символьной форме. На рис. 1 с полной моделью введены обозначения: 1 – подсистема службы времени, формирующая дискретность в управлении; 2 – блок формирования массива переменных для идентификации объекта управления; 3, 4 – блоки идентификации нагрузки; 5 – блок определения коэффициентов Лагранжа оптимального управления (при обеспечении минимума потерь в роторе и максимума производительности); 6, 7 – блоки формирования частоты ротора; 8 – модель нагрузки (механизма со сложным и случайным характером нагрузки); 9, 12 – блоки имитации энергетических ограничений, присущих приводу; 10, 13 – модель двигателя и блок идентификации его параметров; 11 – блок расчета потерь скольжения; 14 – блок имитации эффекта «вытеснения тока».

Результаты моделирования показывают эффективность алгоритмов управления и идентификации. На рис. 2 показаны процессы слежения за скоростью задания, меняющейся по синусоидальному закону. Погрешность в слежении зависит только от интервала управления, который определяется производительностью процессорного блока привода с векторным управлением. Нагрузка носит реактивный характер и поэтому наблюдаются резкие выбросы частоты тока ротора в моменты перехода скорости движения механизма через ноль. На рис.2 введены обозначения: скорость заданная (n 2 ), скорость ротора (n ), частота тока ротора (n р ), момент двигателя в масштабе ( k j М ) и нагрузка ( m ) при интервале решения краевой задачи управления t 1 = 0.1 отн.ед. За базовые величины приняты номинальные параметры привода.

10 9 13 14 12

–  –  –

Рис 2. Переходные процессы в частотном электроприводе УДК 681.121.2/7 ПУГАЧ Е.Е.

МАЛИНОВСКИЙ А.Е.

ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ПРОФИЛЯ СКОРОСТЕЙ НА

ТОЧНОСТНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО

РАСХОДОМЕРА ДЛЯ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ

Погрешность измерения электромагнитного расходомера зависит от чувствительности расходомера к распределению скоростей в потоке жидкости. При осевой симметрии потока для большинства применяемых расходомеров погрешности незначительны. При нарушении осевой симметрии профиля скоростей в канале расходомера точность измерений уменьшается и требуется применение особых конструкций расходомеров для сохранения точности.

В работе [1] рассматривается конструкция расходомера с осевым током. Построение расходомера по такой схеме предполагает слабую чувствительность к нарушению осевой симметрии потока. Стенки в таком расходомере служат электродами большой площади, и их проводимость во много раз превышает проводимость жидкости. Благодаря большой площади электродов достигается усредняющий эффект неоднородной ЭДС в жидкости. Если индукция магнитного поля изменяется по сечению трубы прямо пропорционально радиусу, то чувствительность расходомера абсолютно не зависит от распределения скорости. При создании магнитного поля пропусканием тока через центральный проводник индукция меняется обратно пропорционально радиусу и усредняющий эффект выражен менее значительно.

–  –  –

0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3

–  –  –

Литература

1. Научные труды РГАЗУ (Агроинженерия). Принципы построения высокоточных расходомеров для жидких продуктов. М: РГАЗУ, 2002. С.70УДК 681.121.2/7 ПУГАЧ Е.Е.

МАЛИНОВСКИЙ А.Е.

ДВУХМЕРНАЯ МОДЕЛЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО

РАСХОДОМЕРА ДЛЯ ЖИДКИХ ПРОДУКТОВ

Распределение гидродинамических и электромагнитных характеристик проводящей среды в канале электромагнитного расходомера определяется из решения полной системы уравнений магнитной гидродинамики. Точное решение такой системы практически неосуществимо, поэтому необходимо использовать различные упрощенные модели.

Построим двухмерную математическую модель электромагнитного расходомера для жидких сред, схема которого представлена на рисунке.

–  –  –

Построенная упрощенная модель позволяет при известном законе распределения магнитной индукции рассчитать распределение потенциала и тока в канале. Решение системы уравнений позволяет исследовать влияние на выходной сигнал расходомера различных профилей скоростей жидкости в канале.

УДК 532.5 КАРНАУХОВ И.Е.

КУЗЬМИН К.С.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГОМОГЕННОГО

ПРОДУКТА ПРИ КОМБИНИРОВАННОЙ ОБРАБОТКЕ ПИЩЕВЫХ

ОТХОДОВ

Устройство предназначено для удаления из пищевых отходов при приготовлении корма для сельскохозяйственных животных включений из черного металла и других посторонних предметов при высокой степени гомогенизации получаемой массы.

Данное устройство защищено патентом РФ на изобретение RU 2147409 Бюлл. №11. Оно представляет собой корпус, внутри которого установлен перфорированный конический барабан с углом конусности 34-38. Размеры отверстий перфорации барабана уменьшаются по его высоте и составляют 2:1. Кроме того, устройство имеет магнитный сепаратор и питатель, который подает отходы на поверхность указанного сепаратора, отделяющего ферромагнитные частицы. При вращении барабана пищевые отходы, проходя под действием центробежных сил через перфорацию, дополнительно измельчаются, а посторонние включения перемещаются по образующей конического барабана к верхнему краю барабана и удаляются. Это позволяет повысить степень очистки отходов от непищевых включений, в том числе и имеющих ферромагнитную природу, а также получить высокую степень гомогенизации получаемого кормового компонента.

Отверстия перфорированного барабана могут быть выполнены круглыми или эллиптическими.

Над верхним основанием барабана установлены питатель и магнитный сепаратор в виде приводного барабана из немагнитного материала, внутри которого со стороны питателя смонтирован магнит в виде сегмента.

Привод барабана осуществляется ременной передачей через обгонную муфту, что значительно повышает эксплуатационную работу устройства.

Устройство работает следующим образом. Загружаемая питателем масса подается на вращающийся барабан магнитного сепаратора.

Ферромагнитные включения притягиваются к его поверхности магнитом и выносятся из общего потока. После прекращения действия магнита ферромагнитные включения сходят по лотку в приемный бункер. Очищенная от ферромагнитных включений масса поступает в перфорированный барабан, где и происходит отделение посторонних примесей.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 6 |
Похожие работы:

«Министерство сельского хозяйства Республики Казахстан АО «КазАгроИнновация» ТОО «КазНИИМЭСХ» Костанайский филиал ЦелинНИИМЭСХ – 50 лет: становление и развитие агроинженерной науки на целине Костанай, 2012 ПОЗАДИ 50 ЛЕТ Воспоминания первого директора ЦелинНИИМЭСХ Николенко Григория Филипповича об организации института После полученного на фронте тяжелого ранения в 1944 г. был демобилизован из рядов Советской армии инвалидом Великой отечественной войны. В том же году поступил на учебу в...»

«СОДЕРЖАНИЕ Инновации в АПК: АГРОИНЖЕНЕРИЯ И ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТЬ проблемы и перспективы С.А. Булавин, А.С. Колесников Теоретический и научно-практический журнал. БЕЗОТХОДНАЯ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩАЯ ТЕХНОЛОГИЯ СУШКИ И ПЕРЕРАБОТКИ Основан в 2013 году. Выходит один раз в квартал. СВЕКЛОВИЧНОГО ЖОМА...3 УЧРЕДИТЕЛЬ: С.А. Булавин, А.В. Мачкарин, Аль-Майди Али Аббас Хашим РЕЗУЛЬТАТЫ ОПТИМИЗАЦИИ ВИБРАЦИОННОГО ВЫСЕВАЮЩЕГО ФГБОУ ВПО «Белгородская государственная АППАРАТА СЕЯЛКИ ПРЯМОГО ПОСЕВА..9...»

«Рефераты статей Brief reports ВЕСТНИК ФГОУ ВПО «Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина» Выпуск 3(54) АГРОИНЖЕНЕРИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИИ, ЭЛЕКТРИФИКАЦИЯ И АВТОМАТИЗАЦИЯ СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА POWER TECHNOLOGY, POWER SUPPLY AND AUTOMATION OF AGRICULTURAL УДК 621.314.26 + 637.116 А.А. Герасенков, доктор техн. наук, профессор Д.Н. Зайцев, ст. преподаватель Н.Е. Кабдин, канд. техн. наук, доцент Московский государственный агроинженерный университет имени В.П. Горячкина...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное общеобразовательное учреждение высшего профессионального образования Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина Факультет заочного образования Электронный учебно-методический комплекс по дисциплине «Технология производства продукции животноводства» специальности: 110301 – механизация сельского хозяйства 110302 – электрификация и автоматизация сельского хозяйства 050501 –...»







 
2016 www.nauka.x-pdf.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Книги, издания, публикации»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.