Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение производительности труда в сельском хозяйстве, рациональное производство экологически чистих продуктов питания в значительно Я мере зависит от элект-рифитеции технологических процессов, характеризуется уровне', оснащения агропромышленного комплекса энергией, оборудован ем к характеризуется удельными затратами. На современном эта' з развития науки и техники снижение удельных энергетически- и материальных затрат планируется за счет управления техн< логически;/;: параметрами, мощностью электроустановок, преобразования параметров электрической экергин дяя эффективного воздействия на биологические объекты, продукты, сырье v. материалы. В настоящее время для сельского хозяйства заводами изготавливаются различные вентильные преобразователи, комплектные тирнстор-ние устройства управления электронагревателям:, комплектные тиристорные электроприводе. Сельские электроустановки, содер-жащие вентильные преобразователи позволяют снизить расход
электроэнергии на технологические процессы до 20 40 процентоэ,
Производительность элсктротехнологических устройств при преобразовании параметров электрической энергии повышается в 2,5... 3 раза, обеспечивается высокое качество ведения технологических процессов.
Однако вентильные преобразователи напряжения ухудяагот энергетические показатели сельских электроустановок, работу потребителей электроэнергии из-за искажения формы напряжения, тока в электрической сети и на выходе преобразователеЯ. Единичная установленная мощность и функциональные возможности преобразователей" ограничены. Недостатки в основном обусловлены: отсутствием системной оценки эффективности сельских электроустановок с вентильным-.: преобразователями; противоречиями в теории электрических цепей, седержзгцих полупроводниковые приборы; отсутствием закономерностей, позволягаих определить рациональное управление преобразователям!; вентильные свойства и релейные характеристики полупроводниковых приборов не применяются для улучіения характеристик потребителей электроэнергии. Отмеченные недостатки снижают эффективность сельских электроустановок.
сдерживают применение преобразовательной техники в сельскохозяйственном производстве.
Данная работа выполнена в соответствии с научно-технической программой Государственного комитета СССР по науке и технике от 16.Сб.87г. К'-18?, п.01. Разработать к внедрить новые методы и автоматизированные энергосберегающие системы элекгротеплоснабжения объектов сельскохозяйственного производства и п. 0.СХ.7І. Осуществить поиск л разработку высоко-элективных методов и средств рационального использования электроэнергии в сельскохозяйственном производстве и быт;'' сельского населения, а также в соответствии с отраслевыми заданиями, программами, планами научно-исследовательской работы института.
Цель исследования - выявить закономерности управления сельскими электроустановками с помощью полупроводниковых пре-обрапователеГ: и не научной основе разработать методи гавкге-ния эффективности электрифицпртванннх сельскохозяйственных технологических процессов.
Научную новизну составляют следующие положения:
структурная модель системной опенки эффективности сельских электроустановок с полупроводниковыми преобразователями;
основы теории ресурсосберегающего управления и преобразования параметров электрической энергии с помощью преобразовательной техники, методы расчета электрических цепей с вентильными преобразователями;
приоритетные направления дальнейшего развития преобразовательной техники для сельского хозяйства, методы и і :тройст-ва, позволяющие с помощью полупроводниковых преобразователей повьгаать эффективность сельских электроустановок;
метод расчета допустимой мощности полупроводниковых преобразователей для сельских электроустановок.
На запиту представлены:
теоретические основы повышения эффективности сельских электроустановок с полупроводниковыми преобразователями;
обобщенные аналитические зависимости параметров, ха-рачтеризуюдих режимы управления электронагревателями, электродвигателями, электретехнологическнми устройствами и регим ра-
"юты преобразователей, в зависимости от способов управления гиристора\<и;
способы и устройства pecypcod6cperaro,eiu управления вельскими электроустановками с помощью полупроводниковых ірео бра по ватолей;
методика расчета допустимой мощности преобразователей, :скованной на опенке воздействия преобралователей ка показатели качества электрической энергии з сете.
Пгактическая ценность и реализация розультзтоэ исследований. Теория, приоритетные направления дальнейшего развит! . преобразовательной техники для сельского хозяйства, интенг^-ке уетолы расчета, технические средства и рекомендации, разработанные нз основе результатов исследований составляют основы ресурсосберегающего управления сельскими електроустановками. : вентильными преобразователями.
Их прачтаческея ценность состоят в том, что новые г.посо-'ы v устройство управления электроустановками на основе вен-'ильных преобразователе!» позво/гяют достичь экономию элрктро-інергии, повысить пропускную способность электрических сетей, :ниэить расход электротехнической меди '.'. стали на электромаг-іитньїе аппараты, увеличить единичную установленную мощность іреобразователей без ухудшения показателей качества элсктро-інергии в электрической сети. В электрической сети действующи ток в режиме управления преобразователями сопротивления інижаєтея на 20...50 процентов го сравнению с управлением іреобразователями действующего напряжения.
Научно-технический совет 1'иннстерстЕа сельского хозяйства продовольствия РСФСР рассмотрел, одобрил if рекомендовал к інедрения в производство предложения по повышению эффективнос-й сельских электроустановок, содертящкх полупроводниковые реобраэователи. На основании рекомендаций Иркутским филиалом роектного института Красноярскагропромтехпроект разработан ехннческий проект и рабочие чертами на устройство, солерха-ее полупроводниковый преобразователь, для предпосевной обра-откк семян в электрическом поле. Восточно-Сибирским отделе-игм Всесоюзного государственного проектно-кзискятрльсого нстнтута Сепьонергопроркт принята в практику проектирования
"Методика расчета мощности источников питания сельских элр роустановок г. полупроводниковыми преобразователями". Тиркс ные преобразователи сопротивлений мощностью 250 кЕА изгото лены для управления электронагревателями теплиц. Установки полупроводниковыми преобразователями для предпосевной обра ки семян зерновых культур в электрическом поле коронного р ряда работают з 20 совхозах и колхозах Иркутской, Читинско области и Красноярском крае. Научно-технические разработки экспонировались на областных, международной выставках и ис пользуются в учебном процессе.
Апробация работы. Основные оезультаты исследований бы доложены, обсукдены и одобрены на Всесоюзное нвучно-технич кой конференции "Современные методы и средства быстродейст щего преобразования режимных параметров энергосистем" (Чел бинсх, E4BS, ЧІМ, 1990г.); Всесоозной научно-практической конференции "Механизация и автоматизация технологических п цессов в агропромызленном комплексе" (Новосибирск, ВАСХНИЛ Сиб.ШЭ, 1989г.); научно-методическом совещании "Электрифи кация мобильных процессов в растениеводстве к «ивотноводст (Челябинск, ВИЭСХ, ЧИКЭСХ, 1963г.); научно-технической кон ренции "Высокоэффективное использование'электроэнергии в сельскохозяйственном производстве и быте сельского населен (Челябинск, ВИЭСХ, Сиб.Ш, 1990г.); научно-технической ко ференции "Научное обеспечение АІК Иркутской области в уело перестройки и научно-технического прогресса (Иркутск, НТО, 1968г.); региональной научно-технической конференции "Эчек рифике^::я тепловых процессов сельскохозяйственного произво, ства Сибири и Дальнего Востока" (Иркутск, Сиб.ИМЗ, ИСХИ.І9 региональной конференции ученых и специалистов Сибири и Да него Востока "Пути повышения зффгктивности сельсхохозяйств 'ного производстве" .(Новосибирск, СО ВАСХНИЛ, 1980г=); мечв; зовской научной конференции "Унпгосиоростной и электронизи' вантйі злектрояривод" (Зерногряд, Госо*разованиа СССР, АЧИ 1930г.^ Всесоюзном научно-техническом семинаре-"Нетрадицкі
НЫО ?1.НГТГОТЄХНОЛОГГ:: 'ЭСеЛЬСКОХОЗЯЙСУЗеННОМ ПрГ)ИЗВ0ДЄТВї !
быту села" (Кацивели-Крым,-В;'!ЭСл, 1991г.); ежегодных научяі героических-конференциях .гі"АУ '(IS69... 1993г-.) v Иркутского ' і 1-:-72.., 1993г. Ч Кубанскти СХІ (1978г. 5,- ВНЖПІУЗСХ (1990:
Ленинградского аграрного университета (1991г.).
Публикация. Основное содержание диссертации опубликовано в 53 печатных работах, описаниях изобретений аучных отчетах о результатах НИР.
Структура и обгеу диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и еыйодов, списка литературы (263 наименований, в том числе 17 на иностранных языках), 6 приложений. Рзбота содержит всего 414 страниц, материал основного текста изложен на 284 страницах машинописного текс і, который включает 72 рисунка и 9 таблиц.
