Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обоснование необходимости разработки диэлектрического сепаратора с цилиндрическими рабочими органами для отбора биологически ценных семян зерновых культур 12
1.1. Народнохозяйственное значение зерновых культур и место России в мировом производстве зерна 12
1.2. Качество семян и зерна - важнейший экономический показатель 18
1.3. Методы и технические средства сепарации семян сельскохозяйственных культур по их физико-механическим свойствам 23
1.4. Анализ электрических методов сепарации семян сельскохозяйственных культур 26
1.5. Структурно - логическая схема разработки диэлектрического сепаратора с цилиндрическими рабочими органами
для отбора биологически ценных семян зерновых культур. 40
1.6. Выводы 43
ГЛАВА 2. Комплексные исследования электрических процессов, протекающих в цепях питания диэлектрического сепаратора семян 46
2.1. Электрическая емкость бифилярной обмотки рабочего органа диэлектрического сепарирующего устройства 46
2.2. Анализ процессов, определяемых изменением емкости бифилярной обмотки 59
2.3. Резонансные процессы в цепи питания диэлектрического сепаратора 70
2.4. Выводы 80
ГЛАВА 3. Параметры бифилярной обмотки и цилиндрического рабочего органа диэлектрического сепаратора з
3.1. Методика определения электрических параметров би-филярной обмотки рабочего органа диэлектрического сепаратора 86
3.2. Электрические характеристики бифилярной обмотки рабочего органа диэлектрического сепаратора 93
3.3. Параметры цилиндрического рабочего органа, определяющие процесс сепарации 97
3.4. Выводы 104
ГЛАВА 4. Разработка диэлектрического сепаратора семян, реализующего цилиндрические рабочие органы с бифилярной обмоткой 107
4.1. Критерии выбора проводов для бифилярной обмотки цилиндрического рабочего органа диэлектрического сепаратора 107
4.2. Технологическая схема сепаратора 115
4.3. Принципиальная электрическая схема сепаратора 121
4.4. Диэлектрический сепаратор 125
4.5. Выводы 127
ГЛАВА 5. Эффективность диэлектрической сепарации семян зерновых культур и перспективы развития диэлектрического метода 132
5.1. Эффективность фракционирования семян зерновых культур диэлектрическим методом 132
5.1.1. Материал и методика исследований 133
5.1.2. Результаты исследований и их анализ
5.2 . Эффективность отбора биологически ценных семян зерновых культур диэлектрическим методом 145
5.3. Реализация диэлектрического метода сепарации семян в прогрессивной технологии производства экологически чистой растениеводческой продукции 150
5.4. Перспективы развития диэлектрического метода сепарации семян 153
5.5. Выводы 154
Общие выводы 157
Литература
- Методы и технические средства сепарации семян сельскохозяйственных культур по их физико-механическим свойствам
- Анализ процессов, определяемых изменением емкости бифилярной обмотки
- Электрические характеристики бифилярной обмотки рабочего органа диэлектрического сепаратора
- . Эффективность отбора биологически ценных семян зерновых культур диэлектрическим методом
Введение к работе
Актуальность темы диссертации. В силу нехватки суммы температур для вызревания семенного материала, за время вегетационного периода во многих регионах России большая часть семян к моменту уборки не созревает Существующие методы и технические средства сепарации, в которых реализуется принцип разделения только по механическим свойствам, не обеспечивают отбор биологически ценных семян. В связи с этим до 40% семян в полевых условиях не прорастает, а проросшие семена дают редкие всходы, которые экологически неустойчивы Поэтому научные исследования, направленные на создание эффективных устройств, обеспечивающих отбор биологически ценных семян, актуальны и имеют важное народнохозяйственное значение
Отобрать биологически ценные семена можно диэлектрическим методом, разработкой теории которого и созданием на его базе инновационной сепарирующей и очистительной техники занимались отечественные ученые И Ф Бородин, В И Та-рушкин, В С Леонов, В М Богоявленский, И И Будзко, Ю И Баженов, Б И Ших-саидов, А А Ниязкуяов, Б Д Мамаджанов и др
Основываясь на работах этих ученых и различии в величине электрической силы, обусловленной поляризацией семян при помещении их в неоднородное электрическое поле, создаваемое разноименно заряженными электродами, предлагается отбор биологически ценных семян зерновых культур осуществлять на диэлектрическом сепараторе с цилиндрическими рабочими органами, на поверхности которых укладывается бифилярная обмотка, выполняющая функцию разноименно заряженных электродов
Исследования выполнены в Отраслевой научно-исследовательской лаборатории перспективных автоматических средств сепарации семян (ОНИЛ-7) Московского государственного агроинженерного университета имени В П Горячкина (МТАУ) в соответствии с Федеральной целевой научно-технической программой «Исследования и разработка по приоритетным направлениям развития науки и техники гражданского назначения», подпрограмма «Перспективные процессы производства сельскохозяйственной продукции»
Цель исследования. Проведение комплексных исследований бифилярной обмотки, устанавливаемой на цилиндрическом рабочем органе, как основы создания диэлектрического сепаратора для отбора биологически ценных семян зерновых культур пшеницы, ржи, ячменя и овса
Объектом исследования явилась система конструктивных и технологических параметров бифилярной обмотки и цилиндрического рабочего органа сепаратора, обеспечивающая отбор биологически ценных семян зерновых культур
Предметом исследования - процессы, протекающие в диэлектрическом сепараторе при питании бифилярной обмотки напряжением промышленной частоты
Для достижения поставленной цели в диссертационной работе поставлены и решены следующие научно-практические задачи:
сформулирован методический подход, позволивший аналитическим путем определять электроемкость бифилярной обмотки, линейную и поверхностную плотности зарядов на ее проводах,
разработана методика выбора трансформатора и проверка его соответствия рабочему органу, которая исключает резонансные явления в цепи питания диэлектрического сепаратора,
разработана методика определения основных электрических параметров бифилярной обмотки рабочего органа сепаратора при том же напряжении, при когором сепарируют семена Сформулированы требования к проводам, используемым для изготовлении бифилярной обмотки,
разработана математическая модель диэлектрического сепаратора, устанавливающая связь между технологическими параметрами процесса сепарирования, конструктивными параметрами рабочего органа и свойствами семян,
разработаны критерии оптимального выбора проводов для изготовления бифилярной обмотки и количества цилиндрических рабочих органов, устанавливаемых друг под другом в многобарабанном диэлектрическом сепараторе
определена эффективность и область использования разработанного сепаратора семян с цилиндрическими рабочими органами
Методическая база и методы исследования. В основу решения научных задач, по созданию диэлекгрического сепаратора семян с цилиндрическими рабочими органами, положен методологический прием академика В П Горячкина В соответствии с ним, процесс отбора биологически ценных семян рассматривается как единая система взаимодействия трех элементов поляризации семян, бифилярной обмотки, создающей неоднородное поле и обоспечивающей поляризацию семян, технологических параметров процесса сепарации Это позволило поставленные задачи решить с позиций системного подхода при использовании теории электромагнитного поля, методов математического моделирования и статистики Показатели качества семян в исходных образцах и полученных фракциях определялись стандартными ме годами
Новизна результатов проведенных исследований заключается в получении и разработке:
формул, позволяющих определять емкость бифилярной обмотки, линейную и поверхностную плотности зарядов на ее проводах Полученные формулы устанавливают связь между параметрами бифилярной обмотки, материалом из которого изготовлен рабочий орган и свойствами сепарируемого материала,
методики выбора повышающего трансформатора (проверки его соответствия электроемкости бифилярной обмотки рабочего органа), исключающей резонансные явления в цепи питания диэлектрического сепаратора,
методики определения основных параметров бифилярной обмотки Для проводов марки АПВ впервые экспериментальным путем установлено пороговое напряжение 4Kb В случае его превышения начинают изменяться величины параметров бифилярной обмотки активная (g) и реактивная (Ь) проводимости изоляции проводов, емкость (Сх), добротность (Qg), тангенс угла диэлектрических
потерь (tg б), сопротивление (z), коэффициент мощности (cos3), относительная диэлектрическая проницаемость изоляции (Є ),
математической модели процесса сепарации семян на цилиндрическом рабочем органе сепаратора, устанавливающей связь между технологическими параметрами процесса сепарирования, конструктивными параметрами рабочего органа, параметрами рабочего органа, параметрами бифилярной обмотки и свойствами семян,
критерии оптимального выбора проводов для изготовления бифилярной обмотки, укладываемой на поверхности цилиндрического рабочего органа и количества цилиндрических рабочих органов, устанавливаемых в мыогобарабанном диэлекгрическом сепараторе,
закономерности, характеризующей выравненность посевного материала во фракциях, согласно которой при плавном повышении напряжения на бифилярной обмотке рабочего органа, коэффициент вариации показателей качества семян (масса плотность) изменяется по закон)' гиперболы
Достоверность выводов и рекомендаций. Она обусловлена использованием современных теорий, методов, оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры, а также экспериментальной проверкой в лабораторных и производственных условиях, проведенных в соответствии с действующими ГОСТами и разработанными методиками, подтверждена актами и протоколами испытаний
Практическая ценность и реализация результатов исследований заключается в использовании:
а полученных формул, методик и моделей при дальнейшей модернизации диэлектрических сепарирующих устройств с цилиндрическими рабочими органами, на поверхности которых укладывается бифилярная обмотка, формирующая неоднородные электрические поля,
разработанного и изготовленного диэлектрического сепаратора.
в селекции - при выведении новых сортов сельскохозяйственных культур,
в семеноведении - при изучении разнокачественности семян и разработки новых методов и приемов по изучению этого биологического явления,
в семеноводстве - при отборе биологически ценных семян с большей урожайностью,
результатов исследований при подготовке специалистов для агропро
мышленного комплекса
Результаты научных исследований соискателя вошли в комплекс работ «Разработка, организация выпуска и внедрения в сельскохозяйственное производство диэлектрических сепараторов», за которые ему в составе группы ученых Московского агроинжеиерного университета имени В Л Горячкина была присуждена премия Правительства Российской Федерации в области науки и техники
Экономическая эффективность. Результаты выполненных исследований способствуют повышению конкурентоспособности аграрного сектора экономики страны Так, использование разработанного дюлектрическої о сепаратора обеспечивает повышение урожайности основных зерновых культур на 15-25% и со-
храняет для хозяйственных целей 25-30% менее биологически ценных семян, выделяемых из посевных партий, чего нельзя достигнуть при подготовке семян к посеву по традиционным технологиям Удельная эффективность использования разработанного диэлектрического сепаратора при производстве зерна пшеницы для продовольственных целей составляет 900 руб /га, а для посевных -2500 руб /га
Основные положения работы, выносимые на защиту:
результаты комплексных исследований бифилярной обмотки, являющейся основой создания диэлектрического сепаратора с цилиндрическими рабочими органами, как системы разноименно заряженных электродов, формирующих неоднородные электрические поля,
математическая модель процесса сепарации семян на цилиндрическом рабочем органе диэлектрического сепаратора, устанавливающей связь между технологическими параметрами процесса сепарирования, конструктивными параметрами рабочего органа, параметрами бифилярной обмотки и свойствами семян,
диэлектрический метод сепарации семян и техническое устройство реализующее его для отбора биологически ценных семян зерновых культур в семеноводстве и фракционирования образцов семян в селекции и семеноведении
Апробация работы. Диссертационная работа обсуждена и одобрена на объединенном заседании кафедр МГАУ им В П Горячкина в 2006 г отдельные материалы, входящие в диссертацию, докладывались на ежегодных научно-практических конференциях преподавателей и аспирантов МГАУ им В П Горячкина (2000-2005) и научно-практических семинарах «Альтернативное земледелие и качество жизни» (2000-2006 г Москва, Группа предприятий «Ортай»), четвертой международной научно-технической конференции «Энергообеспечение и энергоснабжение в сельском хозяйстве» (2004 г, Москва, ГНУ ВИЭСХ)
Публикации. Основное содержание диссертации изложено в % опубликованных работах и в одном описании к патенту на изобретение
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы и приложений Основное содержание диссертации изложено на 142 страницах машинописного текс га, включает 51 рисунок, 17 таблиц, 9 приложений и список литературы из 143 наименований, в том числе 27 на иностранных языках
Методы и технические средства сепарации семян сельскохозяйственных культур по их физико-механическим свойствам
Решение продовольственной проблемы и, прежде всего, продовольственной безопасности в Российской Федерации в первую очередь зависит от эффективности зернового хозяйства [1-4]. С незапамятных времен человечество познало, что хлеб - лучший продукт из муки злаков среди всех видов растительной пищи. Зерно, из которого делают муку, содержит все необходимые питательные вещества в наилучшем соотношении [5, б]. Зерно также является прекрасным концентрированным кормом для сельскохозяйственных животных и сырьем для многих отраслей промышленности. Вот почему забота о хлебе должна всегда находиться в центре внимания [1]. Пшеница - основная зерновая культура в Российской Федерации [1,5].
Среди мировых источников продовольствия пшеница занимает ведущее место наряду с рисом, кукурузой и картофелем. Сегодня пшеница - основной национальный продукт питания в 43 странах мира. Она составляет почти 20% всего числа пищевых калорий для населения земного шара [5]. Значение пшеницы как мировой культуры будет непрерывно возрастать, поскольку она представляет собой питательную и экономически выгодную продовольственную культуру, которую можно выращивать в очень широких и разнообразных условиях [1,2, 5].
Рожь - культура больших возможностей [1, 6, 7]. Она не только ценный продукт питания для человека, но и прекрасный корм для скота. Использование в концентрированном корме до 30% ржи дает не только прекрасные привесы скота на откорме, но и повышает качество мяса.
Кроме того, рожь, как ни одна другая культура, эффективно использует осенне-зимнюю влагу, снижает летние нагрузки технических средств, является одной из засухоустойчивых культур. В отдельные годы в засушливых регионах она дает в 2 раза выше урожай, чем яровые зерновые культуры [1].
Рожь малотребовательна к плодородию почв, высоко отзывчива на удобрения и не очень требовательна к защите ее от сорняков и болезней [1].
Ячмень - одна из наиболее ценных зернофуражных культур [8, 10]. В его зерне имеется белок, который содержит незаменимые аминокислоты - лизин и триптофан [1]. Кормление скота и птицы концентрированными кормами, в составе которых в достаточном количестве присутствует ячмень, позволяет получить высокие продуктивность скота и яйценоскость птицы. Особенно хорошие результаты дает кормление ячменем свиней - повышаются их среднесуточные привесы и улучшаются вкусовые качества шпика [1].
Кроме того, необходимо отметить, что вся пивоваренная промышленность готовит пиво в основном из специального (пивоваренного) ячменя, который имеет крупное, выровненное зерно низкой пленчатости (8-10%) и содержит белка меньше 12% [10]. Кроме того, необходимо отметить, что вся пивоваренная промышленность готовит пиво в основном из специального (пивоваренного) ячменя, который имеет крупное, выровненное зерно низкой пленчатости (8-10%) и содержит белка меньше 12% [10].
Из зерна ячменя приготовляют перловую и ячневую крупы, а также муку, которую при необходимости добавляют (до 20-25%) при выпечке хлеба к пшеничной или ржаной муке.
У ячменя ценится не только зерно. Солома и мякина являются хорошим грубым кормом для жвачных животных. По кормовым достоинствам они не уступают просяной соломе и даже превосходят по кормовым единицам овсяную солому и полову [1].
Овес - прекрасный корм для различных видов скота и птицы [11, 12]. Его используют для производства детского питания, круп, толокна, галет, кофе. Солома и полова овса по питательности близки к сену и также с успехом используются в животноводстве. В зерне овса 12-13% белка, 40-45% крахмала, 4-5% жира. В 1 кг соломы содержится свыше 0,3 корм. ед. [1].
Российская Федерация располагает большими потенциальными возможностями для выращивания зерна. Она имеет более 120 млн. га пашни, в том числе около 19 млн. га или 15%, черноземов [1].
В 1971-1975 г.г. посевные площади зерновых культур составляли 75 млн. га, в 1976-1980 г.г. - 76,9 млн. га. Более 70 млн. га засевали зерновыми в 1981-1985 г.г. В последующие годы началось постепенное сокращение посевных площадей зерновых культур. В 1986-1990 г.г. их возделывали в среднем на площади 66 млн. га, в 1991-1995 г.г. - на 59,1 ив 1996 г. на 53,3 млн. га[1].
Несмотря на такое положение, Российская Федерация по площади посева зерновых культур, в том числе пшеницы и ржи, занимает четвертое место в мире после Индии, Китая и США (табл. 1.1.1.).
Анализ процессов, определяемых изменением емкости бифилярной обмотки
В третью группу входят ячеистые электроды, своей формой как бы копирующие форму семян. Обычно такую систему электродов используют при разработке электропинцетов, счетчиках - раскладчиках, дозаторах, пробоотборниках [92, 93, 94].
Анализ научной литературы [56, 62, 63, 86] показывает, что рассмотренные электрические методы разделения обладают существенными преимуществами перед механическими. Так, при электросепарации: разделение семян осуществляется по совокупности свойств [56, 86]; исключается травмированность семян; одновременно с разделением семян осуществляется их стимуляция (активизация ферментативной деятельности семян в период их прорастания, роста и развития растений [95]) и дезинсекция (на поверхности семян снижается интенсивность заселения спорами и вегетационными клетками различных микроорганизмов - бактерии, грибки [97]); упрощается эксплуатация, возможно дистанционное управление и автоматизация процесса сепарации [60]; осуществляется экономия электроэнергии [56, 86]; Рассматривая электрические методы разделения семян, с позиции ис пользования их для разработки устройства по отбору биологически ценных семян зерновых культур, следует отметить, что диэлектрический метод сепа рации обладает перед известными электрическими методами существенными преимуществами: он позволяет снизить напряжение на рабочих органах диэлектрических сепарирующих устройств более чем на порядок - 0,4...3 кВ вместо 25,..50кВ[56, 86]; для реализации диэлектрического метода не нужны специальные высоковольтные источники питания и выпрямительные устройства, необходимые для работы электро-коронных и электростатических сепараторов [56, 63]. Диэлектрические сепарирующие устройства надежно работают на переменном напряжении промышленной частоты [96] и обладают эргономичностью осуществления на них процесса фракционирования семян [82]; электрические поля создаваемые разноименно заряженными электродами в рабочих органах диэлектрических сепарирующих устройств, более устойчивы к изменениям относительной влажности воздуха, температуры и атмосферного давления, чем поля коронного разряда [86]. Сепарация семян в поле коронного разряда возможна только при относительной влажности воздуха, не превышающей 60...65%. При большей же влажности в зоне разделения необходимо создавать специальный микроклимат, т.е. помещать сепаратор в специальную камеру [98]. Диэлектрические же сепараторы надежно работают без специальных камер при относительной влажности воздуха 95...100% [86].
Таким образом, из изложенного можно сделать вывод о большой перспективности диэлектрического метода сепарации. Поэтому дальнейшее его развитие и скорейшее внедрение в сельское хозяйство имеет большое народнохозяйственное значение, а проводимые в связи с этим испытания являются актуальными.
В последующем параграфе излагаются материалы по дальнейшему развитию диэлектрического метода сепарации в связи с разработкой устройства по отбору биологически ценных семян зерновых культур.
Структурно - логическая схема разработки диэлектрического сепаратора с цилиндрическими рабочими органами для отбора биологически ценных семян зерновых культур
Как следует из рисунка 1.4-11, основой диэлектрического сепарирующего устройства является рабочий орган, имеющий, в зависимости от функционального назначения сепаратора, различную форму, на поверхности которой уложена, либо вмонтирована система разноименно заряженных электродов. От правильного выбора системы электродов, формирующих неоднородные электрические поля, зависит не только четкость и полнота разделения семенной смеси на компоненты (фракции), но и важные экономические и эксплуатационные показатели и характеристики, такие как расход электроэнергии на единицу обрабатываемой продукции, удобство эксплуатации и др.
Принятая система электродов должна обеспечивать: надежное выполнение функциональных задач диэлектрического сепарирующего устройства; минимальное потребление электроэнергии; требуемые работоспособность, ремонтопригодность и долговечность рабочего органа диэлектрического сепарирующего устройства, удобство и простоту его эксплуатации, технологичность изготовления.
С учетом сформулированных требований к системе разноименно заряженных электродов, а также ранее выполненных исследований [80, 96] разработка диэлектрического сепаратора по отбору биологически ценных семян зерновых культур должна вестись на базе цилиндрических рабочих органов. В качестве системы разноименно заряженных электродов следует использовать бифилярную обмотку, которая устанавливается на внешней цилиндрической поверхности, рабочего органа.
В связи с этим, необходимо проведение комплексных исследований цилиндрического рабочего органа, на поверхности которого формируется неоднородные электрические поля, создаваемые бифилярной обмоткой. Объем комплексных исследований регламентирован целью и решением научных задач, которые сформулированы во введении.
Электрические характеристики бифилярной обмотки рабочего органа диэлектрического сепаратора
Таким образом, при питании бифилярной обмотки переменным напряжением мгновенная мощность рабочего органа, энергия, затрачиваемая на по-ляри-зацию, и перемещение семян, и, наконец, сила, действующая на семена, изменяются с удвоенной частотой питающего напряжения (Рис. 2.2-1, 2.2-2, 2.2-3).
Анализ показывает, что при частоте переменного напряжения 50 Гц, сила F3 100 раз в секунду обращается в нуль (Рис. 2.2-3). Однако, в силу инерции семена, притянувшиеся к электродам, не успевают в момент обращения силы F3 в нуль (Рис. 2.2-3) оторваться от них, что и подтверждается на практике [108,112].
В переменном электрическом поле (2.2-2) на семена действует некая средняя сила /scp: 1 т F3 =k-\U2 sin2 atdt. (2.2-27) То Решение (2.2-27) дает Р . (2-2-28) Заменив в (2.2-28) амплитудное значение напряжения Um действующим, получим F3cp = kU2. (2.2-29) Сопоставив (2.2-24) и (2.2-29), видим, что средние значение силы FM не изменяется, если постоянное напряжение заменить синусоидальным, действующие значение которого равно постоянному напряжению. Однако в ДСУ целесообразно использовать переменное напряжение, поскольку в этом случае не нужны выпрямительные устройства [86].
Необходимо отметить, что система «зерно-электроды» в ДСУ образует емкость, которая комплексно характеризует свойства как зерна, так и электродов. Из этого положения вытекают очень важные выводы и рекомендации: - изменение емкости системы «зерно-электроды» не зависит от емкости электродов (как было уже отмечено, емкость системы электродов является величиной постоянной), а зависит от диэлектрической проницаемости зерна, которая обуславливается его биохимическими свойствами. По этому в ДСУ, по сравнению с ветро-решетно-триерными машинами, заложена возможность отбора семян по совокупности свойств. По изменению емкости системы «зерно-электроды» представляется возможным судить о качестве каждого семени; - при известной диэлектрической проницаемости зерна или муляжа, по величине емкости системы «зерно-электроды» можно судить о качестве системы электродов; проводить испытания, сравнивать различные системы и тем самым создавать и отбирать для ДСУ наиболее эффективные и экономичные системы электродов.
Естественно, что электроемкость, образованная электродами и одним зерном ничтожно отличается от электроемкости электродов без зерна, ее трудно замерить. По этому (принимая во внимание, что величина силы притяжения каждого зерна к электродам определяется величиной емкости, которую образует данное зерно с электродами), предлагается о величине емкости, образованной системой «зерно-электроды» судить по силе взаимодействия зерна с разноименно заряженными электродами, которая может быть соизмерима с массой зерна, или превосходить ее и, естественно, может быть замерена.
Таким образом, при внесении семян в электрическое поле, создаваемое бифилярной обмоткой, происходит изменение емкости рабочего органа ДСУ. Изменение же емкости рабочего органа вызывает в цепи питания ДСУ сложенные взаимосвязанные электрические процессы, которые рассматриваются в последующем параграфе. 2.3 Резонансные процессы в цепи питания диэлектрического сепаратора
При проектировании диэлектрических сепарирующих устройств (ДСУ), разработке рекомендаций по надежной и эффективной их эксплуатации необходимо знать какие электрофизические процессы протекают в цепи питания ДСУ.
На рисунке 2.3-1 приведена типовая для ДСУ принципиальная электрическая схема, которая включает: ЛАТР, трансформатор, повышающий напряжение и нагрузку. В качестве нагрузки трансформатора в ДСУ является рабочий орган, на котором устанавливается система разноименно заряженных и изолированных друг на друга электродов.
В нашем случае, в качестве системы разноименно заряженных электродов взята бифилярная обмотка. При активной проводимости изоляции бифи-лярной обмотки равной нулю (g = 0), нагрузка трансформатора носит чисто емкостной характер (Рис. 2.3-1). В случае же когда проводимость изоляции g 0 нагрузка трансформатора будет активно-емкостной.
Как было отмечено в предыдущих параграфах, емкость рабочего органа ДСУ в процессе работы постоянно изменяется. Это объясняется тем, что поступающий на рабочий орган ДСУ сепарируемый материал является неоднородным по качеству, например, по влажности. Кроме того, возможна и неравномерность поступления на рабочий орган сепарируемого материала. Поэтому в процессе работы ДСУ емкостное сопротивление системы проводов рабочего органа (нагрузки) хн постоянно меняется (Рис. 2.3-1).
. Эффективность отбора биологически ценных семян зерновых культур диэлектрическим методом
Анализ приведенных на рисунках 4.2-3, 4.2-4 и 4.2-5 зависимостей показывает, что для устранения погрешностей, обусловленных случайным расположением семян по отношению к бифилярной обмотке, достаточно иметь трехкратную сепарацию семян или иметь три рабочих органа (Рис. 4.1-3, б), установленных друг под другом.
На основании полученных результатов была разработана технологическая схема диэлектрического сепаратора семян с цилиндрическими рабочими органами, которая приведена на рисунке 4.2-6.
Согласно разработанной технологической схеме (Рис. 4.2-6) отбор недоброкачественных семян из семенной массы происходит следующим образом.
Семена из загрузочного бункера поступают на вращающийся рабочий орган. Под действием электрического поля, образованного бифилярной обмоткой, семена поляризуются. Степень поляризации семян, а, следовательно, и сила F3, зависит от величины напряжения, подаваемого на бифилярную обмотку. Величина напряжения такова, что если в зону I (Рис. 4.2-1) попадают щуплые, невыполненные и физиологически не зрелые семена (т.е. недоброкачественные), то такие семена притягиваются к поверхности вращающегося рабочего органа и в зоне действия очистительной щетки попадают в отдельный приемник семян. Семена же, имеющие большую массу, плотность (эти семена являются доброкачественными) не притягиваются к цилиндрической поверхности и попадают на второй рабочий орган. С доброкачественными семенами на второй рабочий орган могут попасть и недоброкачественные. Это те, которые на первом рабочем органе попали в зону II (Рис. 4.2-1) и не притянулись к цилиндрической поверхности. В этом случае на втором рабочем органе такие семена будут отделены от доброкачесвтенных. Если же и на втором рабочем органе некоторые недоброкачественные семена «проскочили», то, как ли эксперименты (Рис. 2.3-3, 2.3-4 и 2.3-5), на третьем рабочем органе недоброкачественные семена будут извлечены из посевной фракции.
Разработанная технологическая схема с тремя рабочими органами, (Рис. 4.1-3, б) на поверхности которых уложена бифилярная обмотка, выполненная проводом АПВ-6, испытывалась также и на различных семенах с.-х. культур на предмет возможности фракционирования семян путем последовательного повышения напряжения на бифилярной обмотке.
В полученных фракциях семян, которые попадали в I—, II— и IIIм приемник, а затем объединялись (Рис. 4.2-6), определяли массу 1000 семян. По результатам исследований построены зависимости (Рис. 4.2-7). Анализ зависимостей, представленных на рисунке 4.2-7, показывает, что масса 1000 семян во фракциях, полученных при последовательном повышении напряжения на бифилярной обмотке, возрастает. Этот вывод полностью согласуется с теоретическими положениями главы III.
Следует отметить, что возможность получения большого количества фракций с непрерывно возрастающей в них массой 1000 семян, плотности и других свойств имеет большое значение в селекции, семеноводстве и семеноведении [11, 14, 15, 22, 119]. На существующих механических устройствах, где разделение осуществляется только по механическим свойствам, нельзя получить такой непрерывный спектр фракций семян, отличающихся по качеству [55].
Для управления технологическим процессом сепарации семян разработана принципиальная электрическая схема сепаратора семян диэлектрического трех барабанного (Рис. 4.3-1).
Разработка схемы осуществлена с учетом результатов, полученных в предыдущих параграфах, а так же в соответствии с Правилами устройства и jL\j gL Аг С 0,6 эксплуатации электроустановок [120]. Особенностью разработанной схемы является то, что все элементы, узлы и агрегаты, входящие в схему, стандартизированы, унифицированы с другими типами диэлектрических сепараторов [86] и серийно выпускаются промышленностью. Это обстоятельство делает разработанную схему ремонтно-пригодной и промышленно воспроизводимой. Принципиальная схема сепаратора (рис. 4.3-1) включает три блока (состоит из трех частей): привод рабочих органов; напряжение на рабочих органах; привод загрузки. При подаче питания на схему управления загорается сигнальная лампа HLR.
Напряжение на электроды (бифилярной обмотки) рабочих органов подается через регулировочный автотрансформатор Т2 типа АОСН-2-220 и повышающие трансформаторы ТЗ и Т4 типа ТГ-1020-У2К. Благодаря такому решению осуществляется плавное изменение силового воздействия электрического поля, создаваемого бифилярной обмоткой, на семена сельскохозяйственных культур при их попадании на рабочий орган. Для контроля величины напряжения на электродах рабочих органов и установки режимов сепарации в первичной цепи повышающего трансформатора установлен вольтметр PV.
Для очистки загрузочного устройства от остатков семян, при переходе на сепарацию другой культуры, предусмотрен реверс направления вращения вала электродвигателя при помощи кнопки SB (рис. 4.3-1). Электродвигатель привода питающего валика М2 загрузочного устройства включается тумблером SA3.
