авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |
-- [ Страница 1 ] --







Факультет электрификации и энергообеспечения



Материалы Международной

научно-практической конференции


2010 УДК 338.436.33:620.9 ББК 31:65.32 Актуальные проблемы энергетики АПК: Материалы Международной научно-практической конференции. / Под ред. А.В. Павлова. – ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», 2010. – 408 с.

Редакционная коллегия:

д-р. техн. наук, профессор СГАУ Г.П. Ерошенко;

д-р. техн. наук, профессор СГАУ В.А. Стрельников;

д-р. техн. наук, профессор СГАУ В.А. Глухарев;

д-р. техн. наук, доцент СГАУ К.М. Усанов;

канд. техн. наук, доцент СГАУ В.А. Трушкин;

канд. техн. наук, доцент СГАУ В.А. Каргин;

д-р. техн. наук, профессор СГТУ Г.Г. Угаров;

д-р. техн. наук, профессор СГТУ И.И. Артюхов.

УДК 338.436.33:620. ББК 31:65. © ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ», ISBN Y. Zaikin, S. Korenev Beam & Plasma Technologies, Inc., Chicago, Illinois, USA STRUCTURAL ALTERATIONS IN METAL POWDERS UNDER IONIZING IRRADIATION Radiation processing of metal powders is a promising technology that provides radical improvement of metal quality together with great energy savings. Altera tions in the structure of the surface layers of metal particles responsible for better sintering conditions and improved quality of the final product are discussed in this paper.

Widely spread in the metallurgical industry, powder metallurgy is often the only possible technology that allows production of metal articles by means of powder processing at relatively low temperatures. However, in spite of the obvious advan tages of this technology, metals and alloys produced by the methods of powder metallurgy are characterized by rather high porosity and low mechanical properties compared with those of the cast patterns.

One of the most effective universal methods for considerable improvement in the service properties of metals and alloys produced by powder metallurgy is pre liminary processing of metal powders with high-energy electron or gamma irradiation.

[1, 2] This type of powder processing affects conditions of the subse quent powder sintering and leads to the stable enhanced properties of the final products (Mo, W, WC, Fe, stainless steels, etc.). Metals made powders preliminar ily irradiated with 2–4 MeV electron or gamma-rays are characterized by absence of the big pores and fine homogeneous grain structure. As a result of powder radia tion processing, metal density increases by 8–10 % approaching that of the cast patterns, their wear resistance increases by an order of magnitude, their rupture strength becomes 30–45 % higher, corrosion resistance of the stainless steels in creases by 2–2.5 times. Together with the enhanced service properties, radiation processing provides considerable energy savings due to lower temperature and lower duration of powder sintering. [3, 4] Theoretical estimate [4, 5] have shown that ionizing irradiation leads to the non uniform distribution of point defects in the volume of metal particles. Interstitial and vacancy distributions in the near-surface layer of a metal particle calculated using equations [4] are shown in Figs. 1 and 2.

The heightened interstitial concentration together with the lowered vacancy concentration in the surface layers leads to the increased probability of pore heal ing in the surface layers of the metal particles. In its turn, micro- void curing caus es formation of the branched dislocation system that can work as the tracks of en hanced diffusion and accelerate sintering. Sintering and recrystallization in irradi ated powders are characterized by availability of the uniformly distributed and closely spaced recrystallization centers. Enhanced diffusion in the direction of the maximal metal densification causes formation of the strengthening superstructure that contributed to the improvement of the mechanical properties of ready metals.

This important effect was demonstrated in the experiments on electric explosive evaporation of tungsten wires produced using conventional and radiation technol ogy. [3] - Ci, - 40 x, 10 m 0 10 20 Fig. 1. Interstitial distribution in the surface layer of a metal particle at the different rates of point defect generation 1. К = 10-6 с-1, 2. К = 1,9.10-6 с- Cv,10- 40 x, 10-5m 0 10 20 Fig 2. Vacancy distribution in the surface layer of a metal particle at the different rates of point defect generation 1. К = 10-6 с-1, 2. К = 1,9.10-6 с- The primary cause of the most important radiation effects leading to the consid erable improvement in metal quality is the non-homogeneous distribution of radia tion defects and radiation-induced micro-pore healing in the near-surface layer of metal particles.

Effect of irradiation on porosity in the metal particles was theoretically studied in paper [4] in the case when point defects are uniformly distributed in the metal volume. Calculations of the changes in the pore radius during electron irradiation are illustrated in Fig. 3 for the temperature of 450 0C, defect generation rate of 10- s-1 and other parameters characteristic for the deformed metals. Fig. 3 shows that dependence of the pore radius on irradiation dose has a pronounced minimum.

r, 10-6 cm t, 10 s 0 5 10 Fig. 3. Changes in the average pore radius in a metal particle during electron irradiation Similar estimations of radiation-induced diffusion and porosity evolution in the surface layers of metal particles have shown that radiation-induced processes are most intense in the region of the high interstitial concentration maximum located in a layer of about 10–20 µ adjacent to the surface.

In this paper, kinetics of point defect accumulation in a spherical metal particle of a finite size was analyzed on the base of following equations for atomic concen trations of interstitials Ci and vacancies Cv:

C i 1 C i 2C i D = K 2 i mC i C v + D i r 2 + r r (1 m C v ) t a 1 C v C v 2Cv D = K 2 i mC i C v + D v r 2 + r r (1 m C i ) t a, with the following initial and boundary conditions:

C i ( r,0) = C i (0, R ) = 0 ;

C v (r,0) = C v (0, R ) = 0 ;

ci cv = = r r ;

r =0 r = where j is the frequency of interstitial jumps;

К is the rate of point radiation de fect generation;

Ki and Kv are the rates of the defect annihilation at dislocations;

m is the number of sites in the vacancy-interstitial recombination zone, Di и Dv are diffusion coefficients of interstitials and vacancies, a is the lattice constant, is a geometrical factor, r is distance from the center of a particle of radius R.

The regularities in the near-surface point defect distribution in a metal particle are qualitatively illustrated in Fig.4. A pronounced interstitial maximum (Fig 4a) is cha racteristic for a big metal particle ( R ). Availability of this maximum provides favorable conditions for pore curing in the near-surface layer. Increase in the pore radius leads to disappearance of the interstitial maximum (Figs. 4b and 4c). How ever, the high interstitial maximum and favorable conditions for the pore curing can be restored at lower irradiation temperatures and higher dose rates (Fig. 4d).

(a) (b) (c) Fig. 4. Qualitative distributions of vacancy Ci and interstitial Cv concentrations in a metal particle of radius R Up to date, most of the experiments on metal powder radiation processing were conducted with the powders of a rather big average particle size (about 20 µ).

However, modern power metallurgy uses ultra-disperse powders consisting of much smaller particles. The analysis of this paper shows that optimal conditions of ultra-disperse powder radiation processing will require application of heightened dose rates in combination with the lowered temperatures.

REFERENCES 1. Abdullin A.G., Shanin Y.N., Chesnokov B.P. et al. The Method for Production of Refrac tory Metal Articles, Author License # 360478/2202, USSR, 1975.

2. Chesnokov B.P., Sevostyanov V.P., Kiryushatov O.L., Zaikin Y.A., Vaitsul A.N. Patent of Russia # 95120846/07(036311), 1996.

3. Zaikin, Y.A., Aliyev, B.A., Chesnokov, B.P., Kiryushatov, O.A. Radiation Processing of Powders for Improved Fusion Structural Materials. // J. Nucl.Mater., 1999, v. 271–272, pp. 73–77.

4. Zaikin Y.A., Aliyev B.A. Radiation Effects in High-Disperse Metal Media and Their Ap plication in Powder Metallurgy // Radiat. Phys. Chem., 2002, v. 63, pp. 227–230.

5. Zaikin Y.A., Potanin A.S., Aliyev B.A. Kinetics of Point Defect Accumulation in Solids During Irradiation // Sci. Israel – Technol. Advantages, 1999, v. 1(1), pp. 42–49.

УДК 621. Ф.К. Абдразаков, А.С. Дусаева, Н.М. Колосова Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И.Вавилова, г. Саратов ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ В ОРОШАЕМОМ ЗЕМЛЕДЕЛИИ Задачей автоматизации объектов оросительной системы является поддер жание заданного режима работы сооружений. Автоматизация работы затво ров в этих сооружениях осуществляется двумя способами: гидравлическим и с помощью электротехнических установок. Рациональное использование во ды на проектируемом оросительном комплексе обеспечивается за счет опти мального управления водозабором и водораспределением при применении систем централизованного диспетчерского контроля и управления.

Автоматизация управления достигается:

• автоматизация учета воды и водораспределение;

• повышение надежности эксплуатации сооружений на каналах;

• облегчение условий эксплуатации отдельных сооружений и системы в целом.

Автоматизация основывается на информации:

• о расходах воды в узлах вододеления;

• о производительности управляемых насосных станциях;

• об уровнях воды в каналах;

• сигнализации неисправности электротехнического оборудования и ап паратуры на электрифицированных объектах;

• об отклонении горизонта воды за заданные пределы в бъефах сооруже ний с автоматическим регулированием.

Для проведения поливов процессом водораспределения управляют регу лировщики, вручную маневрируя затворами водораспределительных соору жений, обеспечивая подачу заданного расхода воды. Это достигается путем регулирования уровней в канале. При таком управление процессом водорас пределения трудности вызывает обеспечение баланса между подачей воды и потреблением.

Особенности оросительной сети диктуют следующие технические условия и требования к способу и средствам регулирования водоподачи:

• подачу воды по потребности;

• средства регулирования должны обеспечивать точность регулирования, не допускать утечки воды;

• средства регулирования должны быть просты по конструкции, не тре бовать значительного переустройства существующих гидротехнических со оружений;

• средства регулирования должны быть устойчивыми к атмосферным воздействиям, мутности водного потока.

Систематический и строгий учет оросительной воды – одно из главных условий правильного и экономного ее использования.

Учет воды во всех звеньях оросительной системы способствует успешно му проведению системных и внутрихозяйственных планов водопользования, оказывает существенное влияние на рациональное использование ороситель ной воды, обеспечивает правильное водораспределение, повышение эффек тивной работы каналов, улучшение мелиоративного состояния орошаемых земель, позволяет своевременно устранять причины нарушения в использо вании воды.

Организацией и проведением учета воды на оросительной системе зани мается гидрометрическая служба (гидрометры, наблюдатели, регулировщи ки).

Учет воды сложен тем, что на оросительной сети большое число пунктов распределения и потребления воды, поэтому предъявляются повышенные требования: обеспечивать высокую точность и непрерывность учета, просто та учета расходов.

Учитывая трудности непосредственного определения расхода воды через многопролетные сооружения предусматривается возможность косвенного его измерения, используя водомерность регулирующих сооружений путем измерения уровней воды верхнего и нижнего бъефа и положения затворов.

При автоматизации оросительных систем главное – это выбор способа ав томатизации, который должен обеспечить оптимальный режим водораспре деления, быть гибким, чтобы выполнять свои функции при изменениях в процессе ротации севооборота, максимально возможный КПД канала, от принятой схемы автоматизации.

Для регулирования водоподачи необходимо применять регуляторы авто матизированного действия, рассмотрены и выполнен анализ работы некото рых регуляторов:

• регулятор АРУ-4 (допускает утечку воды);

• затвор Разоренова (диапазон применения ограничен);

• регулятор цилиндрического действия (применим только при больших перепадах);

• автомат – водовыпуск (сложность кинематической связи);

• регулятор РУМП (сложная конструкция);

• регулятор «Субмарина» (подвержен заилению);

• регулятор РУР (гибкая оболочка).

Регулятор цилиндрического типа (прямого действия). Принцип действия основан на уравновешивании системы «поплавок-цилиндр» посредством ры чажной системы.

Рис. 1. Регулятор цилиндрического типа Предлагается перестроить регулятор, что позволит управлять регулятором на расстоянии, с помощью радиоприемного устройства (рис. 2).

Л З.С.

Л Л Рис. 2. Структурная схема радиоприемного устройства ЧИУ – частотно-избирательное устройство;

ДШ – дешифратор сигнала;

УС – усилитель сигналов;

Р1,Р2,Р3 – реле сигналов;

Л1, Л2, Л3 – сигнальные лампочки;

З.С. – звуковая сигнализация;

Р.3.1, Р.1.1, Р2.1 – контакты соответствующих реле Радиоприемное устройство состоит из антенны, частотно-избирательного устройства, дешифратора, усилительного блока, систем реле, трех пар нор мально разомкнутых контактов и источника питания. Антенна принимает сигнал, частотно-избирательное устройство выбирает полезный сигнал, ос вобождая приемное устройство от влияния помех. Усилительный блок уси ливает сигнал до величины необходимой для управления работой реле.

При поступлении одного из кодированных сигналов от передающего уст ройства срабатывает на выходе дешифратора соответствующее реле.

При нормальном уровне воды срабатывает реле Р3, при верхнем предель но допустимом уровне срабатывает реле Р2 и при нижнем минимально до пустимом – срабатывает реле Р1.

При замыкании контакта Р3.1 высвечивается индикатор зеленого цвета на панели тракториста, свидетельствует о нормальном уровне воды в оросителе.

При замыкании контакта Р1.1 загорается индикатор красного цвета и од новременно срабатывает звуковая сигнализация, свидетельствующая о до пустимо минимальном нижнем уровне воды.

При замыкании контакта Р2.1 высвечивается желтого цвета индикатор, что свидетельствует о допустимо минимальном верхнем уровне воды.

Применение регулятора с радиоприемным устройством позволит более точно определить потребляемый расход.

УДК 632.95. В.Н. Авдеева, А.Г.Молчанов, Ю.А. Безгина Ставропольский государственный аграрный университет, г. Ставрополь ЭЛЕКТОРООЗОНИРОВАНИЕ – ЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКИ СЕМЯН ПШЕНИЦЫ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ ИХ ПОСЕВНЫХ КАЧЕСТВ Урожайность сельскохозяйственных культур зависит от качества посевно го материала и его подготовки к севу. В настоящее время научный и практи ческий интерес представляет поиск эффективных методов воздействия на семена сельскохозяйственных культур с целью повышения их урожайных качеств. Одним из таких методов является электороозонирование.

В учебно-научной испытательной лаборатории (УНИЛ) Ставропольского государственного аграрного университета проведён поисковый эксперимент по воздействию озона на семена пшеницы с целью повышения посевных ка честв семян. Эффективность воздействия озона зависит от времени отлёжки (экспозиции) семян от обработки до закладки на прорастание и дозы обра ботки семян, которая рассчитывается по формуле:

D = c t, где D – доза обработки, г с/м3;

c – концентрация озона, г/м3;

t – время обработки семян, с.

Семена озимой пшеницы сорта Ермак подверглись обработке озоном с помощью электроозонатора с концентрацией по озону 0,035г/м3. Дозы озона составили 2,1, 9,9, 12,6, 18,9, 19,8, 29,7, и 49,5 г·с/м3. Время отлёжки семян пшеницы 0, 7, 14 суток. Результаты эксперимента представлены рис. 1, 2, из которых видно, что оптимальные дозы по озону 12,6, 18,9 г·с/м3;

экспозиция – 14 суток. Дальнейшее повышение дозы озона привело к снижению энергии прорастания. Аналогичный результат достигнут и по всхожести семян. Луч ший результат по всхожести получен при дозе озона 18,9 г·с/м3;

экспозиция семян от обработки до закладки на прорастание 14 суток.

Энергия прорастания, % 2,1 9,9 12,6 18,9 19,8 29,7 49, Доза обработки, гс/м 0 суток 7 суток 14 суток Контроль Рис. 1. Зависимость энергии прорастания семян озимой пшеницы сорта Ермак от дозы обработки озоном, % Всхожесть, % 2,1 9,9 12,6 18,9 19,8 29,7 49, Доза обработки, гс/м 0 суток 7 суток 14 суток Контроль Рис. 2. Зависимость всхожести семян озимой пшеницы сорта Ермак от дозы обработки озоном, % С учётом результатов поисковых опытов проведён двухфакторный экспе римент по влиянию озона на посевные качества семян озимой пшеницы сор та Ермак. Обработку семян озимой пшеницы озоном проводили в диапазоне от 8,4, до 18,9 г·с/м3. Результаты опыта представлены в табл. 1 и 2.

Таблица Влияние озона на энергию прорастания семян пшеницы сорта Ермак, % (контроль – 69,0 %) Экспозиция зерна, сутки, у Доза озона, г·с/м3,х Среднее значение 0 7 8,4 82,0 81,0 84,0 82, 9,9 83,0 81,0 84,0 82, 10,5 83,0 81,0 84,0 82, 12,6 87,0 87,0 88,7 87, 14,7 87,0 87,0 90,0 88, 16,8 88,0 88,0 91,0 89, 18,9 88,0 88,0 91,0 89, 19,8 72,8 73,5 73,3 73, Среднее значение 82,5 82,1 84,1 НСРху,0,95=3, Доза оказала существенное влияние на энергию прорастания и всхожесть семян озимой пшеницы. При наименьшей дозе (8,4 г·с/м3) энергия прораста ния составила 82,3 %,что существенно выше контроля (69,0 %). Максималь ного значения показатель достигает при дозе 16,8 г·с/м3 (89,0 %).

Всхожесть семян существенно увеличилась, начиная с дозы 9,9 г·с/м3, максимальный результат достигнут при дозе 14,7 г·с/м3. При этом всхожесть семян по сравнению с контролем (75,0 %) увеличилась на 17,5 % и составила 92,5 %.

Таблица Влияние озона на всхожесть семян пшеницы сорта Ермак, % (контроль – 75,0 %) Экспозиция зерна, сутки, у Доза озона, г·с/м3, х Среднее значение 0 7 8,4 82,0 83,0 84,0 83, 9,9 86,0 86,0 89,0 87, 10,5 86,0 86,0 88,0 86, 12,6 90,0 90,0 94,0 91, 14,7 92,0 91,0 94,5 92, 16,8 90,0 90,0 94,8 91, 18,9 90,0 90,0 93,0 91, 19,8 74,3 74,3 76,8 75, Среднее значение 85,3 85,6 88,2 НСРху, 0,95 =3, Таким образом, электроозонирование позволяет улучшить посевные каче ства семян по сравнению с контрольными, необработанными озоном, семе нами. Оптимальными параметрами обработки семян пшеницы озоном для стимулирования их посевных качеств следует считать: дозы 14,0–17,0 г·с/м3;

рекомендуемая экспозиция семян с момента обработки озоном до закладки на прорастание 7–14 суток.

УДК 539.12. Б.А. Алиев Казахский национальный университет имени аль-Фараби, г. Алматы, Республика Казахстан ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРОСОПРОТИВЛЕНИЯ УГЛЕРОДОНАПОЛНЕННЫХ ПОЛИМЕРНЫХ КОМПОЗИТОВ ОТ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ЭЛЕКТРОННОМ ОБЛУЧЕНИИ В данной работе обсуждаются результаты исследования спектров механи ческой релаксации в углеродонаполненных композитах с эпоксидным свя зующим, связь этих спектров с радиационно-инициированными изменениями структуры и электрических свойств материала и возможность применения радиационной обработки для создания материалов с дифференцированными электрическими свойствами.

Углеродонаполненные композитные материалы с полимерным связующим сочетают ряд полезных свойств (высокая механическая прочность и вязкость, нестандартная зависимость электросопротивления от температуры и дозы облучения и др.), делающих эти материалы привлекательными и перспектив ными для использования в различных отраслях техники. Одним из наиболее эффективных способов целенаправленной модификации структуры и свойств таких материалов является их радиационная обработка. В связи с этим важ ной задачей является изучение закономерностей радиационно инициированных структурных изменений в углеродонаполненных компози тах и установление их связи с изменениями свойств материала. С точки зре ния практического применения особый интерес представляет исследование электрических свойств радиационно – модифицированных композиций, о ко торых в настоящее время имеются лишь отдельные разрозненные сведения.

В экспериментах использовались два типа специально изготовленных об разцов композита. Первая серия исследуемых образцов представляла собой слоистый прессованный материал, состоящий из углеродных волокон, про питанных эпоксидной смолой. Второй тип образцов включал несколько сло ев одноосевых углеродных волокон, расположенных под разными углами и прошитых полиэстерными нитками. Облучение образцов композитов произ водилось на ускорителе ЭЛУ-4 электронами с энергией 2 МэВ в диапазоне поглощенных доз 0–60 МГр при температурах 20–40 ° С. Измерения темпера турных зависимостей ВТ и модуля сдвига проводились на установке кру тильного маятника при частоте колебаний около 1 Гц в температурном ин тервале 20–300 оС. Спектры механической релаксации в углеродонаполнен ных композитах, облученных электронами, были ранее идентифицированы и исследованы в работе. Установлено, что характерной чертой этих спектров является наличие двух пиков-близнецов (рис. 1а,в), которые всегда появля ются в многослойных образцах композита и имеют одинаковую тонкую структуру независимо от способа изготовления образцов, размеров и ориен тации углеродных волокон. Высокотемпературный пик ВТ( 1-пик), который наблюдался ранее в композитах с эпоксидным связующим и в чистых эпок сидных смолах, связан с переходом полимерной матрицы из стеклообразного в высокоэластическое состояние. Низкотемпературный пик ВТ ( 2– пик) также связан с процессом стеклования, но протекающим не в объеме поли мерного наполнителя внутри слоя, а в другой структурной составляющей композита – в пограничной области между слоями.

В облученных образцах композита на каждом из – пиков ВТ появляются характерные перегибы (рис. 1в), вызванные наложением двух дополнитель ных пиков ( – пиков). Показано, что низкотемпературный дополнительный пик связан с процессом стеклования в кристаллической фазе полимерного связующего, а высокотемпературный – пик – с аналогичным структурным переходом в пограничном слое связующее – наполнитель, в нашем случае в переходном слое углеродное волокно – эпоксидная смола.

Изменение высот наблюдаемых пиков ВТ в облученном композите про порционально разности числа актов деструкции и сшивания. Таким образом, измеряя температурные зависимости ВТ можно получить точную количест венную информацию о радиационно-инициированных структурных измене ниях в различных составляющих композитного материала.

Эксперимент показал, что при небольших дозах процесс радиационной деструкции преобладает как в «свободном» полимере, так и переходной об ласти композита. Примечательно, что скорость деструкции уменьшается с увеличением дозы, а в диапазоне доз 12–48 МГр процессы деструкции и сшивания взаимно компенсируются. Изменение высот дополнительных – пиков с дозой облучения говорит об одинаковой направленности процессов деструкции и сшивания в свободном полимере и переходных областях ком позита.

Наблюдаемые радиационно-инициированные структурные превращения определяют и изменения электрических свойств композита. Сравнение тем пературных зависимостей ВТ и удельного электросопротивления двухслой ных образцов композита, необлученных и облученных электронами до дозы 12 мГр, приведенное на рис. 1, показывает наличие прямой корреляции элек трических и диссипативных свойств материала. Каждому пику ВТ на темпе ратурной зависимости соответствует пик электросопротивления.

Наблюдаемая корреляция свидетельствует о том, что рассеяние носителей тока в углеродонаполненных полимерных композитах происходит преиму щественно на колебаниях свободных сегментов макромолекул, которые од новременно являются элементами, рассеивающими энергию упругих колеба ний.

а) б),Oм. м 1, 20 0, Q-1,10- 15 5 0 50 0 50 T,oC T,oC в) г) Q-1,10-,Oм. м 1, 5 0, 0 50 100 150 200 250 0 50 10 15 20 25 30 T,o C Т,оС Рис. 1. Температурные зависимости внутреннего трения (а, в) и электросопротивления (б, г) в необлученных (а, б) и облученных электронами до дозы 12 МГр (в, г) двухслойных образцах углеродонаполненного композита Рис. 2 показывает, что относительный прирост электросопротивления двухслойных образцов композита приблизительно равен относительному из менению высоты 1 – пика ВТ, связанного с процессом стеклования в поли мерном связующем, вплоть до дозы 24 МГр.

При дальнейшем увеличении дозы корреляция изменений ВТ и электро сопротивления нарушается из-за значительного увеличения дефектности промежуточного слоя и частичного расслоения композита.

В однослойных образцах, полученных путем расслоения двухслойных об разцов композита, в области температуры стеклования наблюдается высокий максимум электросопротивления, соответствующий 1 – пику ВТ (рис. 3).

После удаления остатков промежуточного слоя электросопротивление од нослойного образца значительно снижается, а дозовые зависимости внутрен него трения и удельного электросопротивления композита приобретают вид, показанный на рис. 4.

Из рис. 4 видно, что в однослойных образцах наблюдаются отчетливые максимумы электросопротивления, связанные с рассеянием электронов на колебаниях сегментов макромолекул в полимерной матрице. Однако корре ляция радиационно-инициированных изменений ВТ и электросопротивления нарушается еще при меньших дозах облучения, чем в случае двухслойных образцов (около 12 МГр), ввиду интенсивной диффузии углерода, приводя щей к значительному уменьшению сопротивления.

Максимальное электросопротивление композита, которое достигается при температуре около 90 °С, растет до дозы 12 МГр, что соответствует отмечен ной ранее тенденции к радиационной деструкции эпоксидной смолы, но па дает при дальнейшем увеличении дозы облучения (рис. 5).

Рис. 4 показывает, что с увеличением температуры и дозы облучения удельное электросопротивление однослойных образцов уменьшается, стре мясь к предельному значению около 1.10-2 Ом. м. Такое поведение электро сопротивления свидетельствует о том, что в однослойных образцах компози та с плотной упаковкой углеродных волокон протекает интенсивная диффу зия углерода, усиливающаяся при увеличении температуры и дозы электрон ного облучения.

Отметим, что не только сопротивление, но и абсолютные величины его радиационных изменений в однослойных образцах намного меньше, чем в двухслойных. Это связано с неоднородностью удаленного в однослойных образцах промежуточного слоя.

а) б) 1, 1, Q max-1, 10- 2,5 1, 2 1,,Ом. м 1,5 1, 1 1, 0,5 1, 0 10 20 0 10 20 D, кГр D, кГр Рис. 2. Дозовая зависимость удельного электроспротивления (а) и высоты 1- максимума ВТ (б) в двухслойных образцах углеродонаполненного композита с эпоксидным связующим а) б) Q-1,10-, Oм. м 1, 0, 0 50 100150200250300 0 50 Т,о С T,oC Рис. 3. Температурная зависимость ВТ (а) и удельного электросопротивления (б) в отдельном слое композита после расслоения двухслойного образца Сравнение с данными, приведенными на рис. 1, указывает на наличие в промежуточном слое областей с высоким электросопротивлением (непосред ственно прилегающих к основному слою), в которых сегментальная подвиж ность макромолекул близка наблюдаемой в полимерном связующем в основ ном слое. Очевидно, что в многослойных образцах именно эти области вно сят основной вклад в радиационные изменения электросопротивления, соот ветствующие 1 – пику ВТ.

а) б) 20,10-3Oм. м Q-1,10- 10 3 4 20 5 5 0 50 100 150 200 250 300 0 50 100 150 200 250 300 T,oC T,oC Рис. 4. Температурная зависимость ВТ (а) и удельного электросопротивления (б) в однослойном образце углеродонаполненного композита (без промежуточного слоя), облученных электронами до доз 1. – D=0;

2. – 6 MГр;

3. – 12 МГр;

4. – 24 МГр;

5. – 30 МГр;

6. – 40 МГр;

7. – 50 МГр Полученные результаты говорят о возможности использования радиаци онной обработки углеродонаполненных композитов с полимерным связую щим для формирования в них структур с дифференцированными электриче скими свойствами.

, 10-3 Ом. м 0 10 20 30 40 D, МГр Рис. 5. Зависимость максимального удельного сопротивления однослойного образца углеродонаполненного композита от дозы электронного облучения В облученных композитах с эпоксидным связующим при значениях мощ ности дозы менее 1 МГр/с такая модель удовлетворительно описывает имеющиеся экспериментальные данные по кинетике ВТ в процессе и после облучения материала вплоть до дозы около 10 МГр, если изменение макси мума ВТ, связанного с переходом стеклования, пропорционально дозе облу чения.

Подстановка в уравнения модели характерных скоростей радикальных ре акций позволяет оценить линейные размеры изолированных радиационно поврежденных областей, которые в рассматриваемых условиях составляют несколько нанометров.

В зависимости от преобладания одного из конкурирующих процессов – деструкции или сшивания макромолекул – радиационно-поврежденные об ласти будут иметь повышенное или пониженное электрическое сопротивле ние. В композитах с эпоксидным связующим в рассматриваемых условиях облучения преобладает радиационная деструкция, приводящая к увеличению сопротивления.

Таким образом, установленная корреляция температурных зависимостей ВТ и электросопротивления проясняет механизмы проводимости углеродо наполненных композитов и может быть использована в различных практиче ских применениях этих материалов, включая создание наноструктур с диф ференцированными электрическими свойствами на базе радиационных тех нологий.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Постников В.С. Исследование молекулярного движения в твердых полимерах ме тодом внутреннего трения. // Успехи химии. – 1967. – Т. 36, № 10. – С. 1842–1875.

2. Zaykin Yu.A., Koztaeva U.P. Radiation resistance and structural transitions in polymer based composites irradiated by electrons // Radiat. Phys. Chem., – 2002. – Vol. 63, issue 2, P.


3. Тагер А.А. Метастабильные полимерные состояния. // Высокомолек. Соед. – А.:

1988. – Т. 30, № 7. – C. 1347–1355.

УДК 631. С.М. Бакиров Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова, г. Саратов ВЫБОР СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЙ СЛУЖБЫ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ На крупных сельскохозяйственных предприятиях используется большое количество электрооборудования (ЭО) различных типоразмеров, располо женных на всей площади предприятия. Как правило, внутри предприятия создается служба по монтажу, обслуживанию и ремонту рабочих машин и электрооборудования. Эта служба выполняет все виды работ по эксплуата ции собственной техники.

Электротехническая служба (ЭТС) выполняет работы связанные с элек трооборудованием. Эффективное выполнение работ зависит от выбора ра циональной структуры ЭТС. Известны функциональная, территориальная, комбинированная (гибкая) и матричная структуры службы.

Наиболее полно учитывает особенности сельскохозяйственного производ ства гибкая структура – чередование и комбинации функциональной и терри ториальной структуры. В данном случае задачей является определить грани цы применения той или иной структуры в конкретный период работы пред приятия.

Способ определения структуры по традиционной методике решает задачу выбора конкретной структуры ЭТС, которая зависит от числа работ годовой производственной программы, числа бригад (отделений, групп), коэффици ента занятости (сезонности) производства.

Для конкретизации решения выбора гибкой структуры – чередование ра циональных структур, зависящее от сезона, определим затраты на организа цию трудового процесса при функциональной и территориальной структу рах.

Затраты на организацию трудового процесса (квартал, год):

Зт.п. = Зт + Зз + Зи, где Зт – затраты на транспорт, руб.;

Зз – затраты на заработную плату пер сонала, руб.;

Зи – затраты на приобретение технических средств для выпол нения работ, руб.

Представим эти затраты при функциональной структуре:

Зт.п.1 = Зт1 + Зз1 + Зи1, (1) при территориальной:

Зт.п.2 = Зт2 + Зз2 + Зи2. (2) Условием выбора рациональной структуры является выбор структуры с наименьшими затратами на организацию трудового процесса. Очевидно, что при этом должно выполняться условие:

Зт.п.1 - Зт.п.2 0. (3) В данном условии истинность неравенства означает выбор функциональ ной структуры.

Подставив (1) и (2) в (3), получим:

Зт1 - Зт2 (Зз2 - Зз1) + (Зи2 - Зи1). (4) Из выражения (4) видно, что при организации трудового процесса по тех ническому обслуживанию (ТО) ЭО (периоды использования ЭО по назначе нию на сельскохозяйственных объектах) затраты на транспорт при функцио нальной структуре превышают затрат на транспорт при территориальной структуре и их разность будет больше суммы затрат разностей расходов на заработную и расходов на технические средства для выполнения ТО. Поэто му для ТО рациональной является территориальная структура ЭТС. Однако при организации ремонтов (периоды простоев ЭО на сельскохозяйственных объектах) при территориальной структуре требуется повышать квалифика цию персонала и приобретать специальные технические средства (станки, приборы). В этом случае по (4) для ремонтов рациональной будет функцио нальная структура.

УДК 631. С.М. Бакиров Саратовский государственный аграрный университет им. Н.И. Вавилова, г. Саратов ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ВЫПОЛНЕНИЯ ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ И ТЕКУЩЕГО РЕМОНТА ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ При выполнении задач эксплуатации важную роль играет человеческий фактор. Такие черты личности, как добросовестность, ответственность, ини циативность часто не проявляются. Это сказывается на качестве выполнения обслуживания и ремонтов электрооборудования (ЭО).

Одним из способов стимулирования работ по эксплуатации электрообору дования становится правильная оценка качества труда исполнителей. Эти ре зультаты описываются рядом единичных показателей, которые связаны с особенностями энергохозяйств, службы, технологий сельскохозяйственного производства.

Рассмотрим показатели:

1. Коэффициент вызовов в год по авариям, неисправностям или отказам относительно количества условных единиц электрооборудования (у.е.э.) Q на предприятии:

К1 = Кв / Q, где Кв – общее число вызовов за год, включая оперативные обслуживания.

Он зависит от нарушений периодичности технического обслуживания (ТО) и текущего ремонта (ТР), непредусмотренных условий использования.

Это приводит к нежелательным остановкам технологических процессов, а, следовательно, к материальному ущербу. Этот коэффициент варьируется от до 1 значения.

2. Коэффициент оперативности явки по вызовам на аварии, отказы за год:

К2 = Кн / Ко, где Кн – число явок с опозданием превышающим допустимое время про стоя технологического процесса;

Ко – общее число явок по авариям или отка зам.

Он зависит от удаленности объектов от центральной усадьбы, состояния дорог, транспортных возможностей, погодных условий, ответственности за происшествие и связан с технологическим ущербом. На ответственных тех нологических линиях показатель К2 должен стремиться к нулю. Для этого важно правильно выбрать структуру службы. Для эффективных электротех нических служб К2 = 0.

3. Коэффициент своевременности выполнения ТО и ТР, устранения неис правностей, аварий, замены электрооборудования (разовый или сезонный):

К3 = Тфакт / Туст, где Тфакт – фактическая продолжительность выполнения работ, ч;

Туст – ус тановленная или рассчитанная продолжительность, ч.

Зависит от оснащенности материально-технической базы, от квалифика ции персонала, творческих способностей, знаний, умений пользоваться тех ническими средствами. При значении К3 1 приводит к освобождению вре мени персонала и возможности распределить его на другие виды работ. К 1 приводит к увеличению затрат на заработную плату, смещению выполне ния графиков работ и т. д.

Представленные единичные показатели образуют комплексный показа тель качества выполнения работ по ТО и ТР ЭО, который непосредственно влияет на выбор структуры службы в конкретномсельскохозяйственном предприятии. Так же возможно введение и других единичных показателей по различным аспектам ТО и ТР, наиболее важным для данной службы пред приятия.

Внедрение показателей для оценки качества выполнения ТО и ТР ЭО службами позволит выбрать рациональную ее структуру, даст возможность совершенствования качества выполнения работ.

УДК 621.311. Е.И. Баксаисов Саратовский государственный технический университет, г. Саратов БЕСПЛОТИННАЯ МИКРО-ГЭС НА БЕРЕГАХ БОЛЬШОГО УЗЕНЯ Значительные территории нашей страны не имеют централизованного электроснабжения. Для этих районов перспективно использование природ ных возобновляемых источников энергии и прежде всего потоков воды. Пре сная вода рек используется для водоснабжения и орошения. Большой Узень – река в Саратовской и Уральской (Казахстан) областях. Её длина 650 км, пло щадь бассейна 15,6 тыс. км, а средний расход воды у г. Новоузенска 7,3 м/с.

Отличительной особенностью местности, где протекает данная река, являет ся наличие большого числа территориально разнесенных и удалённых от электрических сетей сельскохозяйственных объектов небольшой мощности, располагающихся вблизи водных потоков. В этой связи с целью удовлетво рения бытовых и производственных потребностей в электрической энергии целесообразно использовать бесплотинные Микро-ГЭС. Микро-ГЭС можно использовать как источники электроэнергии для фермерских хозяйств, дач ных поселков, полевых станов, баз охотников и рыбаков – там, где прокла дывать сети экономически невыгодно. Зачастую электрическая энергия та ким потребителям нужна не круглогодично, а сезонно (например в летний период). Простота и дешевизна конструкции бесплотинных Микро-ГЭС, а также их высокий к.п.д. позволяют использовать энергию водного потока рек без производства парниковых газов, продуктов горения и токсичных отходов, в отличии от дизельных электростанций.

Как любой способ производства электроэнергии, применение микро-ГЭС имеет как преимущества, так и недостатки.

Среди экономических, экологических и социальных преимуществ объек тов малой гидроэнергетики можно назвать следующие. Их создание повыша ет энергетическую безопасность региона, обеспечивает независимость от по ставщиков топлива, находящихся в других регионах, экономит дефицитное органическое топливо. Сооружение подобного энергетического объекта не требует крупных капиталовложений, большого количества энергоемких строительных материалов и значительных трудозатрат, относительно быстро окупается. Процесс выработки электроэнергии гидроэлектростанцией, как отмечалось ранее, экологически безвредный, что соответствует требованиям Киотского протокола.

Возможные проблемы, связанные с созданием и использованием объектов малой гидроэнергетики, менее выражены, но о некоторые из них также сле дует сказать.

В первую очередь нужно отметить, что как любой локализованный источ ник энергии, в случае изолированного применения, объект малой гидроэнер гетики уязвим с точки зрения выхода из строя, в результате чего потребители остаются без энергоснабжения.

Среди недостатков важно упомянуть и о слабой производственной и ре монтной базе предприятий, производящих гидроэнергетическое оборудова ние для Микро-ГЭС;

низкое качество действующих методик, рекомендаций и СНиПов, что является причиной серьезных ошибок в расчетах;

неразрабо танность методик оценки и прогнозирования возможного воздействия на ок ружающую среду и хозяйственную деятельность.

Электрическая энергия во многом определяет технический прогресс, спо собствует развитию высокоточных технологий, помогает обеспечить благо состояние и жизненный комфорт населения. В то же время удорожание при родных носителей энергии – угля, нефти, газа ведёт к постоянному повыше нию тарифов на электроэнергию, что отрицательно сказывается на деятель ности мелких и средних промышленных производствах и на фермерских хо зяйствах. Поэтому в большинстве случаев очень перспективно применение естественного экологически чистого возобновляемого источника энергии – воды. Однако разработка современных бесплотинные Микро-ГЭС на новой элементной базе с использованием новых материалов требует решения цело го ряда проблем, которые в предыдущие годы не рассматривались.

УДК 621.2.25:536. Д.А. Бебко, Ю.С. Дронь, И.В. Кузьмин Кубанский государственный аграрный университет, г. Краснодар ИССЛЕДОВАНИЕ ВОДОРОДНЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ В АПК применение альтернативных источников энергии весьма актуально при сбережении энергоресурсов сельского хозяйства. Рассмотрим отрасль растениеводства, основной проблемой которой является послеуборочная сушка и хранение зерна. Одним из наиболее энергоемких процессов является термическая сушка, рассмотрим данный процесс.

Термическая сушка на традиционных энергоносителях и в дальнейшем будет преобладать в тех объемах первичной обработки влажного зерна, кото рые требуют высокого уровня технологичности, автоматизации параметров, их системного обеспечения, полной гарантии получения продукции. Такие требования возникают, прежде всего, при обработке семенного материала и продовольственного. Учитывая особые условия обработки и значение этой продукции, применение термической сушки имеет оправданный, в том числе и коммерчески прибыльный характер.

Главной научно-практической проблемой в термической сушке является модернизация и разработка новых сушилок, которые способны максимально обеспечить технологические требования и сократить энергозатраты, при наи более полной отработки потенциала теплоносителя, его стабильным режи мом, экологическими нормами. Особой задачей является создание теплоге нераторов универсального типа с использованием разных видов топлива.

Перспективным направлением является разработка калориферных систем на основе водородных установках, в которых теплоноситель получают путем синтеза молекул воды. Такие системы в последнее время разрабатываются и внедряются ведущими фирмами США, Германии, Франции и других стран.

Их преимуществом служит более высокая экономичность, экологическая чистота, качество процесса в сравнении с обычной системой, где теплоноси тель получают от прямого сжигания топлива.

Одним из способов сушки зерна является активное вентилирование, кото рое впервые приобрело широкое использование в элеваторно-складском хо зяйстве. Причиной была заготовка больших объемов зерна, которое можно обрабатывать без термической сушки. Оказалось, что с определенной влагой зерно можно постепенно подсушивать, охлаждать, консервировать, аэриро вать в зависимости от его состояния и назначения. Этот технологический прием обеспечивал, во-первых, существенное снижение энергии в сравнении с термической сушкой. Во-вторых, повышалось качество семян или зерна за счет «мягкого» завершения биохимических процессов, связанных с созрева нием и стабилизацией белково-ферментного комплекса.

Новые технологические приемы, такие как сушка на альтернативных энергоносителях и хранение в регулированной газовой среде, относятся к тем, которые имеют главной целью сократить использование невоспроизво димых энергоресурсов. Приемы имеют общераспространенное значение, по скольку могут применяться на разных этапах аграрного производства. В свя зи с этим существует государственная программа «Этанол», которая направ лена на производство альтернативных энергоносителей.

К альтернативным энергоносителям можно кроме водорода отнести топ ливо, созданное из органики (например, этанол, метиловый эфир рапсового масла), и непосредственно саму органику (листостебельная масса, солома, стрежни кукурузы, отходы). В зависимости от технологии альтернативное топливо может применяться самостоятельно или в смеси с нефтепродуктами.

Главной проблемой является создание теплогенераторов, которые смогут обеспечить нормальные температурно-вентиляционные режимы сушки.

Также известно, что для снижения потребления энергетических ресурсов применяются комплексные системы, к которым относятся гелиоустановки и централизованные системы сушки зерна. Недостатками таких систем являет ся то, что не везде можно их применить из-за отдаленности энергоресурсов и невысокого коэффициента теплоотдачи. Технологическая система сушки (рис. 1) зерна состоит из двух систем: вентиляции и сушки. Система венти ляции осуществляет подачу воздуха в помещение, где находится зерно. При этом подаваемый воздух проходит через радиаторы системы сушки, где про исходит теплообмен до температуры 25, что соответствует внутренней тем пературе воздуха в помещении.

Удаление влажности или вредных веществ по этой системе осуществляет ся по системе вентиляции, когда теплота выходящего воздуха передается в испаритель, где так же происходит теплообмен с системой вентиляции. В ка честве источника тепла в системе отопления служит водоэлектрический теп логенератор (водородная установка) с блоком управления (импульсный ис точник питания). Данная система сушки зерна преимущественнее по сравне нию с другими по теплоотдаче и энергосбережению 10–15 %.

Рис. 1. Схема включения водородной установки с накопительным бункером:

1.– блок управления;

2 – генератор тепла;

3 – радиатор;

4 – испаритель;

5 – электронасос;

6 – вентилятор;

7 – отапливаемое помещение;

8 – емкость для зерна Проведенный анализ по технологическим схемам отопления производст венных зданий показал, что для отопления производственных помещений применяют централизованную систему отопления при помощи котельных, работающих на печном топливе и природном газе, а также системы нецен трализованного отопления на основе теплогенераторных и электрокалори ферных установок.

Электронагревательные установки по сравнению с топливными обладают существенными преимуществами, к основным из которых относятся сле дующие: высокие санитарно-гигиенические условия и возможность проведе ния процессов на более высоком техническом уровне;

высокая точность под держания температуры и возможность полной автоматизации процессов с пользованием одного и того же вида энергии как для основного процесса на грева, так и для автоматизации;

меньшая потребность в производственных площадях. Возможность установки в любом месте, меньшая пожарная опас ность, что особенно важно в условиях сельского хозяйства и промышленно сти. Также известно, что для снижения потребления энергетических ресурсов применяются комплексные системы, гелиоустановки и централизованные системы отопления. Недостатками таких систем является, то, что не везде можно их применить из-за отдаленности энергоресурсов и не высокого ко эффициента теплоотдачи. В данном случае предлагается система отопления с более высоким коэффициентом теплоотдачи показанная на рис. 2. Данная технологическая схема отопления состоит из двух систем: вентиляции и ото пления. Система вентиляции осуществляет подачу воздуха в помещение. При этом подаваемый воздух проходит через радиаторы 3 системы отопления, где происходит теплообмен до температуры 25, что соответствует внутренней температуре воздуха в помещении. Удаление влажности или вредных ве ществ по этой системе осуществляется по схеме, когда теплота выходящего воздуха передается в испаритель 4, где так же происходит теплообмен с сис темой отопления. В качестве источника тепла в системе отопления служит водоэлектрический теплогенератор 2 с блоком управления (импульсный ис точник питания).

Рис. 2. Технологическая схема отопления здания с использованием теплогенератора и блока управления: 1 – блок управления;

2 – генератор тепла;

3 – радиатор;

4 – испаритель;

5 – электронасос;

6 – вентилятор;

7 – отапливаемое помещение Данная система отопления преимущественнее по сравнению с другими по теплоотдаче и энергосбережению на 10–20 %. Технические параметры водо электрической установки: мощность 2 кВт, напряжение от 70 до 220 В, тем пература рабочей жидкости 85 С. На рис. 3 показан экспериментальный во доэлектрический нагреватель.

Рис. 3. Водоэлектрическая нагревательная установка УДК 621.926:631. М.М. Беззубцева, В.С. Волков Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, г. Санкт-Петербург ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ БЕЗОТХОДНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА КОРМА Разработка энергоэффективных способов переработки вторичного сырья пищевой промышленности является весьма актуальной проблемой. Одно из основных направлений использования вторичного сырья – производство кормов. В настоящее время разработана технология получения комбикорма с высокой питательной ценностью и низкой стоимостью входящих в его состав компонентов: какаовеллы, арахисовой шелухи и ржаных отрубей [1]. Техно логия предусматривает смешивание компонентов в равных количествах, из мельчение полученной массы, внесение в полученную смесь глютенсодер жащего отхода крахмало – паточного производства и ферментного препарата МЭК – СХ – 3 с последующей выдержкой в течении 2–2,5 часов и сушкой полученного полуфабриката до влажности 12–13 % при температуре су шильного агента 100–110 ° С.

Оптимальный диапазон дисперсности смеси от 1,0 до 1,8 мм. При размере частиц 1,8 мм установлено неравномерное распределение влаги в смеси, что снижает объемную массу и эффективность процесса сушки. Снижение крупности частиц 1мм сокращает ввод жид кого глютенсодержащего отхода крахмало – паточного производства, так как кашеобразная масса уменьшает эффективность процесса сушки и отвод влаги из полуфабриката. С целью повышения энергоэффективности безотходной технологии на стадии измельчения произведена замена традиционного меха нического оборудования аппаратом нового принципа действия – электромаг нитным дисковым механоактиватором (ЭДМА) [2, 4, 5, 6, 7]. Общий вид ЭДМА представлен на рис. 1. Принцип действия основан на использовании энергии постоянного по знаку и регулируемого по величине электромагнит ного поля, воздействующего на ферромагнитнтые размольные элементы, внесенные в рабочий объем аппарата в смеси с обрабатываемым материалом.

Рис. 1. Общий вид дискового электромагнитного механоактиватора Стадии формирования диспергирующего усилия представлены на рис. 2.

Рис. 2. Стадии формирования диспергирующего усилия в ЭМДМ:

а – образование структурных построений из ферромагнитных сферических элементов в постоянном магнитном поле;

б – деформация структурных построений из ферромагнитных элементов;

в – образование «слоя скольжения»

из ферромагнитных элементов С целью выявления зависимости изменения гранулометрического состава смеси от времени измельчения и оптимизации энергоемкости процесса были проведены серии опытов при различных режимах работы ЭДМА [4, 7]. Ма тематической обработкой с использованием программы EXCEL получено эмпирическое уравнение для определения содержания контролируемых фракций смеси по заданной технологии в любой момент времени обработки:

( ) DH + 10 2 e K И K at D 1,8;

1 = e K И K at 1+ K И (1) D где H – степень измельчения материала по контролируемым фракциям в начальный момент времени;

t – время измельчения;

Ки – коэффициент, характеризующий прочность продукта, его измельчае мость и условия измельчения;

Ка – коэффициент, характеризующий скорость измельчения в начальный момент времени и определяющий наклон кинетической кривой к оси абсцисс в начале процесса.

Математический анализ уравнения (1) показывает, что оно имеет физиче ское обоснование, так как удовлетворяет граничным условиям процесса из мельчения и легко сводится к известному аналитическому уравнению Разу мова [3]:

RH P R = e + P 1, k pt (2) где R – «остаток» измельченного материала (контролируемого крупного класса) в любой момент времени измельчения t;

RH – содержание крупного класса в начальный момент времени (t =0);

P и K – параметры уравнения кинетики (P = Kи и K = Ka).

Среднеквадратичное отклонение расчетных значений от опытных [4, 7] составляет не более 1, 7 %.

dD dR Скорость измельчения dt или dt в начальный и конечный момент времени имеет конечную величину (t н 0 и t к ).

Коэффициенты уравнения кинетики могут быть определены аналитиче ским путем по двум точкам кинетической кривой (т. е. по двум значениям «остатков» контролируемых фракций при времени обработки t 2 = 2t ).

R H K И R H K И R 1,8(1) = ;

R 1(1) = K И K a t1 K И K a t + KИ 1 + KИ e e R H K И R H K И R 1,8(2 ) = = K И K a t ;

R 1(2 ) + K И K И K a t + KИ e e (3) Решение этой системы дает следующее значение коэффициентов уравне ния кинетики:

1 1 + R H R R 1,8;

1(1) 1,8;

1(2 ) = KИ R H R 1,8;

1(1), (4) R H K И ln K И + R 1,8;

1 Ka = KИ t (5) На основе принципа независимости измельчения компонентов, можно по лучить уравнение кинетики измельчения их смеси:

[1 ( ] + ро ) K И К R H ( К ) ро K И R H ( ро ) Ш K И R H ( Ш ) Ш + R CM = + ро Ш KИ Ш Ka Ш t KИ К Ka К t KИ ро K a ро t + KИ К 1 + K И ро + KИ Ш e e e, (6) где RСМ – «остаток» неизмельченного материала по контролируемому размеру фракций (1,8 и 1 мм) кормовой смеси.

ш – содержание в кормовой смеси арахисовой шелухи, доли ед;

ро – содержание в кормовой смеси ржаных отрубей, доли ед;

[1 – (ш +ро)] – содержание какаовеллы в кормовой смеси, доли ед.

Индексы «ш», «ро» и «к» в уравнении (6) относятся соответственно к ара хисовой шелухе, ржаным отрубям и какаовелле.

Данные исследований позволяют оценить энергетические затраты на из мельчение компонентов кормовой смеси и сравнить эти затраты при перехо де к типовым рядам ЭДМА на заданные объемы производства. Продолжи тельность обработки кормовой смеси в ЭДМА до содержания готового клас са (1,8 мм), например от 30 % до стандартизированного показателя 96,0 % для исследуемого типа механоактиватора, определяется по формуле:

R H (1,8 ) K И ln R K + t= 1,8 И Ка КИ, (7) R H (1,8 ) = 100 D H (1,8 ), R (1,8 ) = 100 D (1,8 ) D D где – H (1,8 ), (1,8 ) степень измельчения продукта в начальный и конечный моменты времени обработки в ЭДМА.

Относительное возрастание затрат энергии при измельчении компонента от степени измельчения в начальный момент времени до стандартизирован ного показателя степени измельчения определяется только отношением вре мени, т. к. мощность рабочего процесса в ЭДМА при делении сократится.

Рис. 4. Зависимость относительных затрат энергии при измельчении компонентов кормовой смеси от содержания готового класса (1.8 мм) СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Пат. 2251300 С1. Российская федерация, МПК7 А23 К1/16. Способ получения кор ма для сельскохозяйственных животных и птицы [Текст] / Калошина Е.Н., Борисенко Е.В.;

заявитель и патентообладатель Московский государственный университет пищевых произ водств МГУПП. №2004113293/13;

заявл. 30.04.2004;

опубл 10.05.2005, Бюл № 13 – 6 с.

2. Пат. на полез. мод. 84263. Российская федерация, МПК8 B02C19/18. Электромаг нитный измельчитель [Текст] / Волков В.С.;

заявитель и патентообладатель Волков В.С.

№ 2008151900/22;

заявл. 23.12.2008;

опубл. 10.07.2009, Бюл. №19. – 11с.: ил.

3. Разумов К.А., Перов В.А., Зверевич В.В. Новое уравнение кинетики и анализ работы мельницы в замкнутом цикле. // Изв. ВУЗов. Цветная металлургия. – 1969. – № 3 – С. 3–15.

4. Беззубцева М.М., Криштопа Н.Ю. Теоретические основы электромагнитного из мельчения материалов [Текст]. – СПб.: СПбГАУ, 2005. – 160 с.

5. Беззубцева М.М., Прибытков П.С., Волков В.С. Проектирование энергосберегаю щих устройств для измельчения цеолита с использованием современных компьютерных технологий. – тезисы материалов международного конгресса – «Агрорусь 2009», 2009. – 128 с.

6. Беззубцева М.М., Волков В.С. Перспективы использования какаовеллы в кормопро изводстве и энергосберегающая технология ее переработки – тезисы материалов между народного конгресса – «Агрорусь 2009», 2009. – 128 с.

7. Беззубцева М.М., Волков В.С. Дисковый электромагнитный активатор вертикально го исполнения // Известия Санкт – Петербургского государственного университета. – 2009. – № 16.

УДК М.М. Беззубцева, М.Э. Ковалев Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, г.Санкт-Петербург АКТИВАЦИЯ СУХИХ СТРОИТЕЛЬНЫХ СМЕСЕЙ В ЭЛЕКТРОМАГНИТНОМ МЕХАНОАКТИВАТОРЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭКСЕРГЕТИЧЕСКОГО КРИТЕРИЯ ДЛЯ ОЦЕНКИ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ Целью оптимизации технологических процессов является получение мак симальной поверхности твердого вещества при минимальных затратах энер гии. Одним из наиболее перспективных методов решения данной задачи при производстве сухих строительных смесей является механоактивация.

Согласно определению, механоактивация – это активирование твердых веществ их механической обработкой. Измельчение в ударном, ударно истирающем или истирающем режимах приводит к накоплению структурных дефектов, увеличению кривизны поверхности, фазовым превращениям и да же аморфизации кристаллов, что влияет на их химическую активность. Ме ханоактивация - есть следствие создания в некоторой области твердого тела напряжений с последующей их релаксацией, она происходит, когда скорость накопления дефектов превышает скорость, их исчезновения [1].

Известно, что равномерное и быстрое твердение цемента достигается при следующих зерновых составах: зерен мельче 5 мкм – не более 20 %, зерен размерами 5–20 мкм – около 40–45 %, зерен размерами 20-40 мкм – 20–25 %, а зерен крупнее 40 мкм – 15–20 % [2]. Правильно сформированный грануло метрический состав, позволяет получать высокоактивный быстротвердею щий цемент при абсолютно рядовых показателях его удельной поверхности.

Еще одним действенным способом увеличения активности цемента без су щественного изменения его дисперсности, является изменение формы це ментного зерна при его помоле. Так, форма частиц цемента осколочной «ще беночной» формы с острыми углами и сильно развитой конфигурацией взаи модействует с водой более интенсивно, в отличие от частиц цемента округ ленной, галькообразной формы [3].

В настоящее время разработана конструкция электромагнитного механо активатора (рис. 1), [4] позволяющая осуществлять гомогенное перемешива ние, тонкое и сверхтонкое измельчение, а также активацию цемента. Для по лучения осколочной формы частиц используются цилиндрические размоль ные элементы с острыми гранями.

Согласно проведенным теоретическим и экспериментальным исследова ниям, [5] величина силовых взаимодействий или сцепляющего усилия, раз виваемая между цилиндрическими ферромагнитными элементами активато ра, определяется прежде всего индукцией электромагнитного поля В, которая (вплоть до достижения состояния насыщения стали магнитопровода) имеет прямо пропорциональную зависимость от силы тока I в обмотках управления [5].

Рис. 1. Электромагнитный механоактиватор [4]:

1 – емкость;

2, 3 – загрузочный и разгрузочный патрубок;

4 – измельчающие элементы;

5,6 – постоянные электромагниты;

7,8 – регулируемые токовые обмотки управления;

9 – вал;

10 – перегородки;

11 – щетки-контакты Расчет диспергирующих нагрузок Fr произведен по формуле:

5 + Fr = * H 2 R 0 3 32 + 0, (1) где: – магнитная постоянная, – магнитная проницаемость рабочего * объема, 0 – магнитная проницаемость размольных элементов, H – напряженность магнитного поля в рабочем объеме, R – радиус ротора.

Возможность регулирования гранулометрического состава изменением си лового взаимодействия между размольными элементами показана на рис. 2.

Рис. 2. Результаты экспериментальных исследований процесса измельчения портландцемента Таким образом, возможность регулирования гранулометрического состава цемента и получения частиц осколочной формы при минимальных затратах энергии, позволяет сделать вывод о перспективности развития данного на правления исследований и правомерности заявлений о применении постоян ного электромагнитного поля в качестве диспергирующего усилия, как о пе редовой технологии в области механоактивации.

Еще одним существенным вопросом в области измельчения и механоак тивации является оценка энергоэффективности мельниц. Для сравнительной оценки энергетической эффективности работы механоактиватора, оператив ного управления и оценки качества полученного цемента используется ком плекс критериев [6]:

• эксергетического КПД (n1,n2,n3) процесса измельчения (2, 3 и 4);

• критерия энергетических затрат мельницы ЭЗМ (5, 6);

• активности цемента А (7, 10).

Общим параметром, объединяющим эти критерии, является эксергия це мента Ецем, Ецем/dср (dср-средний размер частиц). Между типом и классом прочности цементов и их эксергетическими характеристиками имеется стро го однозначное соответствие: чем больше Ецем/dср, тем больше А (2).

Эксергетический КПД определяется на основе эксергетического баланса подсистемы измельчения «клинкер-цемент» и записывается в виде трех уравнений по отношению:

• ко всей подводимой эксергии:


(2) • к затратам на механоактивацию:


(3) • к затратам на образование новой поверхности:

n3=Eцем/(0,04Eподв). (4) Критерий энергетических затрат мельницы безразмерен и равен отноше нию удельного расхода электроэнергии мельниц Э на получение одной тон ны готового продукта к величине эксергии Е или концентрации эксергии E/dср этого продукта. В значениях этих эксергетических характеристик про являются все текущие изменения в свойствах размалываемого материала и условий измельчения.

ЭЗМ = 3,6Э/Е, (5) ЭЗМ = 3,6Э/(Е/dср). (6) В формулах (5, 6) число 3,6 учитывает соотношение размерностей Э и Е, и всегда следует стремиться к получению ЭЗМmin.

Таким образом, следует так организовать сам процесс измельчения цемен та и управления этим процессом, чтобы по сравнению с обычным режимом работы мельницы имело место увеличение Ецем/dср. Это объективно приво дит, как видно из уравнений (7–11) к увеличению критерия n1 – n3, уменьше нию ЭЗМ, увеличению А (7) и уменьшению значения дисперсии «Д» колеба ний РЧЭ и А (10).


Ецем/dср), (7) n=Ецем/Еподв, (8) ЭЗМ=3,6Э/Eцем=3,6Э/(Ецем/dср), (9) A=f(1/Э3M), (10) Д(А)min=f[Д(РЧЭ)]min. (11) СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1 Словарь, [электронный ресурс]: http://allmetal.ru/info/dict/view.php?i= 2 Иванов-Городов А.Н. Исследование влияния зернового состава портландцемента на его строительно-технические свойства. 1960 г.

3 Липилин А.Б., Векслер М.В., Коренюгина Н.В. «Цемент - Ударная активация», [элек тронный ресурс]: http://www.tpribor.ru/udarnact.html 4 Беззубцева М.М. Патент РФ №1457881, «Электромагнитный механоактиватор»

5 Беззубцева М.М. Теоретические основы электромагнитного измельчения / М.М.

Беззубцева Н.Ю. Криштопа – СПб. : СПбГАУ, 2005. – 169с.

6 Вердиян М.А., Несмеянов Н.П., Вердиян А.М., Ведрицкий В.В., Лукманов Р.Т. Новый критерий оценки энергетической эффективности работы различных мельниц. Часть 1.

Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века №№7(66), 2004.

УДК 631.363.7: 621.318(07) М.М. Беззубцева, Д.А. Мазин, П.Л. Шенина Санкт-Петербургский государственный аграрный университет, г. Санкт-Петербург СПОСОБ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ Способ организации процесса перемешивания с применением постоян ного электромагнитного поля заключается в преобразовании энергии элек тромагнитного поля в кинетическую энергию движения перемешивающих элементов [1, 2].

При прохождении через элементы мешалки (ЭММ) магнитного потока, перемешивающие тела организуются в структурные построения (рис. 1) и создают слой, сцепляющий поверхности, ограничивающие объем обработки продукта. При относительном смещении этих поверхностей, структурные по строения разрушаются и перемешивающим телам сообщается кинетическая энергия движения в рабочем объеме аппарата.

Скорость проведения процесса зависит от интенсивности движения пе ремешивающих элементов. Достижение большего технологического эффекта обеспечено изменением полярности импульсов постоянного тока, питающих обмотку управления ОУ.

На рис. 1 представлены структурные построения из ферромагнитных эле ментов:

а – при действии импульсов постоянного тока +Iу;

б – при действии импульсов постоянного тока –IУ.

Рис. 1. Структурные построения из ферромагнитных элементов:

а) при действии импульсов постоянного тока + Iу;

б) при действии импульсов постоянного тока – IУ На рис. 2 изображены варианты временных диаграмм посыла импульсов постоянного тока в ОУ: Т – период следования импульсов;

tИ – длительность действия импульса в течение периода.

Способ организации процесса перемешивания позволяет осуществлять надежное регулирование процессом по двум направлениям: путем изменения величины силы тока и полярности в ОУ, а также путем изменения частоты вращения вала электродвигателя.

Рис. 2. Диаграммы посыла импульсов постоянного тока в обмотку управления В результате анализа магнитодинамических взаимодействий между эле ментами рабочего объема [1] выявлено, что при изменении полярности тока управления, неравноосная магнитоактивная частица ведет себя как обособ ленная «мешалка». Количество перемешивающих элементов определено по формуле Бонда для стержневых загрузок с учетом плотности стержневой за грузки и размеров ЭММ:

l N ст = 1,375 D 2,33 L ( 6,3 5, 4 ) p, d (1) где L – внутренняя длина барабана;

D – внутренний диаметр барабана;

– степень заполнения мешалки;

– частота вращения ротора;

l – длина стерж ня, d – диаметр стержня.

В качестве основного модельного вещества выбрана мука пшеничная высший сорт, отвечающая ГОСТ 12307 и мука ржаная, отвечающая ГОСТ 12306. Вещества использовались в виде узких монофракций. Результаты экс периментальных исследований выборочно представлены на рис. 3, 4, 5,6.

При обработке и анализе экспериментальных данных использованы стан дартные методы планирования эксперимента и пакет программ Excel.

В результате интерпретации уравнения регрессии:

Z = 73,142 + 1,174X1 + 0,148X2 + 18,106X3 – 0,669X выявлены основные факторы и степень их влияния на процесс перемеши вания. Установлено, что на процесс перемешивания смеси большее влияние оказывает коэффициент заполнения рабочего объема перемешивающими элементами – фактор Хз, в меньшей мере, но также значительно влияют фак торы: Х2 – индукция в рабочем объеме, Х1 – частота вращения вала устройст ва, Х4 – период следования импульсов переключения полярности поля.

80 I=0, А с, % I=0, 40 А я 14 16 18 20 22 23 n, об/с Рис. 3. Зависимость однородности смеси от частоты вращения внутреннего цилиндра n при различных значениях силы тока I, А 0, 0, 0, В, Тл 0, 0, 0, 0 1 2 3 4 Т1, Т2, с Рис. 4. Зависимость магнитной индукции В в рабочем объеме ЭММ от длительности следования импульсов Т1, Т2 (I=0,8 А n=24 об/с, Кз=0,3) Результаты экспериментальных исследований подтвердили теоретические предпосылки [2], положенные в основу создания способа перемешивания с использованием энергии постоянного по знаку и регулируемого по величине электромагнитного поля и показали перспективность разработки нового класса оборудования (ЭММА) для интенсификации процессов перемешива ния сырья и материалов в технологических линиях сельскохозяйственного производства.

с, % 0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0, Кз Рис. 5. Зависимость однородности смеси от коэффициента заполнения рабочего объема K 3 ферромагнитными элементами (n=24 c-1, Iy=O,8 А) Рис. 6. Гистограмма отношений количества муки одного вида количеству муки другого вида в серии проб СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Беззубцева М.М., Голубев А.В. Экономия энергии от использования в смесителях по стоянного магнитного поля. Энергосбережение, эксплуатация электрооборудования и авто матизация технологических процессов в АПК: Сб. науч. тр. СПБГАУ. СПб, 2001. – С. 35–42.

2. Беззубцева М.М., Халатов А.Н. Магнитные машалки. Теория и технологические возможности. – Спб: СпбГАУ, 2009. – 125 с.

УДК 681. Д.А. Безик Брянская государственная сельскохозяйственная академия.

с. Кокино, Выгонический р-н, Брянская обл.

РАЗРАБОТКА И ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОПРОЦЕССОРНОГО МИЛИТАХОМЕТРА Внедрение современных электронных устройств для управления и кон троля технологическими процессами – важная задача как для производства, так и для научных исследований.

В этой статье обсуждается решение задачи разработки тахометра для ма лых частот вращения (около 1 об/мин). Это необходимо, в частности, в про цессе ремонта деталей машин методом наплавки. Предлагаемые на рынке устройства широкого применения в большинстве своём не позволяют изме рять такие малые частоты.

Решение поставленной задачи предполагает выбор первичного датчика, электронной системы обработки сигнала и программирование системы (в случае применения микропроцессорных систем).

В качестве первичного датчика могут быть использованы простейшие датчики оптического, механического, магнитного типа и т. п. Достаточно оп ределить время одного оборота и затем рассчитать частоту вращения. Но в случае малых скоростей вращения такой метод приведёт к большим задерж кам в получении результата, что затруднит снятие показаний и сделает прак тически невозможной работу автоматических систем управления. Для более быстрого определения частоты вращения пригодны оптические энкодеры, например 1XP8001-2 фирмы SIEMENS. Они имеют стандартное питание и выходные сигналы (рис. 1). Наличие двухфазного выхода (U1a и U2a) позволя ет определить направление вращения, а наличие опорного импульса (U0a) – начальное положение вала. Высокая точность изготовления энкодера позво ляет при измерении частоты вращения производить отсчёты импульсов на небольшом угле поворота, что повышает скорость измерений.

U1a U2a U0a Рис. 1. Выходные сигналы энкодера Для обработки сигнала с датчика логично использовать однокристальные микроЭВМ. В данном случае был применён микропроцессор AT89C51. Ма кет тахометра был сделан с использованием учебного стенда СУ-МК фирмы «НТП Центр» (г. Могилёв). Принципиальная схема части стенда, относящая ся к тахометру, приведена на рис. 2. Её основой является МП AT89C51 к ко торому подключены элементы динамической индикации на семисегментных светодиодных индикаторах. Энкодер подключён фазой А в входу внешнего прерывания МП.

key U1a энкодера Рис. 2. Принципиальная схема тахометра Программа для МП написана на ассемблере и приведена на рис. 3. Приход очередного импульса с тахометра вызывает прерывание и инкремент счётчи ка (адреса 30h – 33h). Прерывания от таймера 1 подсчитываются, и при дос тижении заданного числа, определяющего длительность счёта, подсчитанное количество импульсов переписывается в непрерывно отображаемые на инди каторе ячейки памяти с адресами 40h – 43h. Не приведённая для краткости подпрограмма semiseg преобразует одноразрядный числовой код в код для семисегментного индикатора и отображает его в позиции, заданной регист ром R3.

Разработанный тахометр позволяет измерять частоту вращения 1 об/мин с точностью 1,2 % при использовании энкодера с разрешением 5000 и време нем счёта 1 с. Дальнейшее увеличение точности возможно при увеличении разрешающей способности энкодера и увеличении времени счёта.

ORG 00h ;

переход на инициализацию jmp init ORG 003h ;

обработчик прерывания от внешнего входа acall encoder reti ORG 01Bh ;

обработчик прерывания от таймера acall inter reti init: mov tmod,#00000010B ;

таймер1 для счёта времени (реж 0) mov tcon,#01000101B ;

включён таймер1, внешнее прерывание вызывается спадом mov ip,#00001000B ;

приоритеты прерываний mov ie,#10001011B ;

разрешение прерываний от таймера и внешнего входа start: mov R0,#040H ;

в R0 начальный адрес отображаемого количества отсчётов (адреса 40 43) mov R3,#0h ;

начальный адрес индикатора для отображения asd:

mov A,@R0 ;

цикл отображения результата. Помещаем в A младший байт anl A,#0Fh ;

помещаем в AСС младшую тетраду lcall semiseg ;

отображаем младшую тетраду в разряде R mov A,@R swap A anl A,#0Fh ;

помещаем в A старшую тетраду inc R lcall semiseg ;

отображаем старшую тетраду в следующем разряде inc R inc R cjne R0,#043h,asd jmp start semiseg: ;

подпрограмма, выводящая на семисегментный индикатор число, соот. аккумулято ру (тело подпрограммы) ret inter1: push ACC ;

определяет частоту обновлений показаний и время в течении которого inc R7 ;

производится счёт числа импульсов энкодера. t=8.889*(число в след строке) мс cjne R7,#06Eh,qwe ;

проверка конца отсчёта времени mov R7,#00h ;

обнуление счётчика прерываний mov 040H,030H ;

перегрузка содержимого счётчика в индицируемые регистры mov 041H,031H mov 042H,032H mov 043H,033H clr EA ;

запрещение прерываний mov 030H,#0H ;

обнуление регистра счёта mov 031H,#0H mov 032H,#0H mov 033H,#0H setb EA ;

разрешение прерываний qwe: pop ACC ret encoder: push ACC ;

подпрограмма инкремента отсчета clr EA ;

запрещение прерываний mov R1,#030h ;

установка начального адреса суммы отсчётов ;

установка вспомогательного флага, хранящего перенос setb F xcv: mov A,@R1 ;

помещаем в аккумулятор байт mov C,F0 ;

чтение флага переноса в бит переноса addc A,#0H ;

инкремент количества подсчитанных импульсов DA A ;

десятичная коррекция байта mov F0,C ;

сохранение переноса mov @R1,A ;

возвращаем увеличенный байт inc R1 ;

переход к следующему байту cjne R1,#034h,xcv ;

все ли байты увеличены ?

setb EA ;

разрешение прерываний pop ACC ret end Рис. 3. Программа МП AT89C51 для тахометра УДК 621.316. В.А. Безик, И.Э. Алексанян Брянская государственная сельскохозяйственная академия, с. Кокино, Выгонический р-н, Брянская обл.

ПРИМЕНЕНИЕ КОМБИНИРОВАННЫХ УСТРОЙСТВ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК Регистрация различных аварийных режимов электроустановок осуществ ляется различными методами, что приводит к использованию множества технических аппаратов или сложных комбинированных устройств. Это, не сомненно, приводит к повышенной стоимости систем защиты и снижению их надежности.

Если перегрузки и короткие замыкания происходят обычно в конкретных установках и именно их требуется защищать, то возникновение неполнофаз ного режима в сети воздействует на всех потребителей. Поэтому целесооб разным является групповая защита. Также, ввиду особой опасности пораже ния персонала и с учетом плохого состояния сельских электрических сетей, возможна групповая защита от поражения электрическим током. Кроме того, это позволит сократить число защитных средств, удешевить электроустанов ки.

Серьезным недостатком большой доли современных УЗО является то, что электронная схема в целях упрощения и удешевления конструкции получает питание от одной фазы сети. Поэтому при снижении напряжения в этой фазе устройство теряет работоспособность. Но и при более сложной схеме пита ния защитные характеристики УЗО ухудшаются при возникновении непол нофазного режима в сети. По этим причинам применение комбинированных защитных устройств целесообразно. А при обрывах нулевого провода они могут полностью терять работоспособность, и установка остается под опас ным напряжением.

Предлагаемое комбинированное устройство защиты электроустановок предназначено для защиты от поражения электрическим током и несиммет рии питающего напряжения. В стандартное УЗО вводятся дополнительные обмотки в дифференциальный трансформатор и токоограничительные кон денсаторы. Современная элементная база позволяет разместить вновь вводи мые элементы в корпусе стандартного УЗО.

Устройство состоит из дифференциального трансформатора, образованно го сердечником и катушками 1–8 (рис. 1), ключа К, электромагнитного ис полнительного органа Y, конденсаторов С1–С3.

При возникновении токов утечки суммарный магнитный поток катушек 1, 2, 3, 4 не будет нулевым, в катушке 8 индуцируется ЭДС, начинает протекать ток по исполнительному механизму Y, который отключает установку при помощи ключа К. Также не нулевым будем магнитный поток в сердечнике от катушек 5, 6, 7 при несимметрии питающего напряжения. Это приведет к от ключению установки как описано выше. Конденсаторы С1–С3 необходимы для ограничения тока этих катушек и задания необходимого порога срабаты вания защиты.

K N K нагрузке 2 A 3 B 4 C 5 6 Y C1..C Рис. 1. Комбинированное устройство защиты Катушки 5, 6, 7 имеют по 52 витка, большее по сравнению с катушками 1, 2, 3, 4 числа витков для увеличения намагничивающей силы, что позволяет использовать для УЗО на дифференциальный ток срабатывания 30 мА кон денсаторы емкостью 0,015 мкФ. При таком выборе элементов срабатывание защиты происходит при увеличении коэффициента несимметрии напряжений по обратной последовательности до 9,3 %.

Без доработки существующих УЗО можно использовать схему с дополни тельными элементами, расположенную в силовом щитке (рис. 2.).

УЗО А К нагрузке В С N C1..C3 V1 R Рис. 2. Подключение дополнительных элементов к УЗО При несимметрии в средней точке конденсаторов С1, С2, С3 появляется напряжение и при достижении им уровня напряжения стабилизации стабили трона V1 возникает ток утечки, срабатывает УЗО и обесточивает нагрузку.

Стабилитрон необходим для задания порога срабатывания и исключения влияния дополнительных устройств на порог срабатывания УЗО при не больших несимметриях. Резистор R1 является токоограничительным.

Для стабилитронов КС620А токоограничительный резистор R1 выбран 220 Ом, чтобы обеспечить максимальный возможный ток при включении схемы не более 500 мА. Срабатывание должно происходить при токе утечки 30 мА. В таких условиях емкость конденсаторов должна быть 1 мкФ или бо лее. Срабатывание происходит при снижении напряжения в одной из фаз до 94 В.

При защите с помощью УЗО длинных разветвленных 4-х проводных ли ний для дополнительного контроля обрывов в линии элементы целесообраз но устанавливать в концах отходящих линий (рис. 3.) УЗО C1..C А В С N R V РЕ C4..C V2 R Рис. 3. Подключение дополнительных элементов в концах линий При таком включении токи утечки будут возникать и при обрывах в про водке, что также приведет к отключению нагрузки.

Предлагаемые решения позволяют во многих случаях отказаться от до полнительных средств защиты или сократить их количество, приводя к сни жению затрат на защитные средства;

повышает надежность защиты от пора жения электрическим током за счет контроля напряжений в фазах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. ГОСТ 13109-97 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения».

2. Монаков В.К. УЗО. Теория и практика. – М.: Энергосервис, 2007.

3. Шичков Л.П. Электрический привод. – М.: Колос, 2006.

Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 11 |

© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

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.