Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса и постановка задач исследования
1.1. Краткий анализ развития систем обеспечения микроклимата животноводческих помещений 9
1.2. Теплоаккумулирующие электронагревательные установки 18
1.3. Режимы работы теплоавжумулирущих электронагревательных установок 23
2. Оптимизация режимов работы тешюакшулиржщих электрообогреватели! и состава технических средств управления ИМИ
2.1. Методика исследования 35
2.2. Модель тепловой нагрузки фермы 39
2.3. Статистический анализ резерва внепиковой электроэнергии ТП животноводческих ферм 48
2.3.1. Модель электроснабжения фермы 48
2.3.2. Анализ режимов работы электроприемников фермы 53
2.3.3. Оценка перспектив электрификации тепловых процессов на фермах за счет резервов внепиковойэнергии ТП животноводческих ферм 61
2.4. Обоснование наилучших параметров режимов работыи технических средств управления теплоаккумули-рующими электрообогревателями 65
2.4.1. Методика исследования 65
2.4.2. Определение оптимальных параметров тешгоакку-мулирующих электрообогревателей 68
2.4.3. Сравнение режимов работы теплоаккумулирующих электрообогревателей 74
2.4.4. Обоснование состава технических средств управления 78
2.5. Выводы 84
3. Теоретическое исслздоваше технических србщств управления РТЭ
3.1. Принципиальная схема устройства 86
3.2. Теоретическое исследование рабочего процесса генератора импульсов 90
3.2.1. Стадии рабочего процесса генератора 90
3.2.2. Стадия заряда конденсатора 91
3.2.3. Формирование управляющего импульса 93
3.3. Выделение управляющих импульсов 106
3.4. Распространение управляющих импульсов по ВЛ-0,38кВ 113
3.4.1. Обоснование расчетной схемы и ее параметров . 113
3.4.2. АЧХ линии при сосредоточенной активной нагрузке 120
3.4.3. АЧХ линии при распределенной нагрузке 123
3.4.4. АЧХ линии при подключении генератора импульсов в конце линии 127
3.5. Выводы 129
4. Экспериментальные исследования режимов работе РТЭ и технических срщств управления ИМИ
4.1. Методика исследования 131
4.1.1. Методика проверки технологической и энергетической эффективности режимов работы РТЭ 131
4.1.2. Методика экспериментального исследования УЇЇС. 134
4.1.3. Краткое описание экспериментальных установок 135
4.2. Экспериментальные показатели технологической и энергетической эффективности режимов работы РТЭ 137
4.3. Результаты экспериментальных исследований характе ристик ЛІС 149
4.3.1. Экспериментальные исследования на ФМТП 149
4.3.2. Экспериментальные исследования в действующих ВЛ-0,38 кВ 153
4.3.3. Проверка работоспособности и надежности всего УЇЇС 158
4.4. Выводы 159
5. Результаты оценки' экономической эффективности ртэ и их режимов работы 162
Выводы 169
Литература
Приложения
- Теплоаккумулирующие электронагревательные установки
- Статистический анализ резерва внепиковой электроэнергии ТП животноводческих ферм
- Теоретическое исследование рабочего процесса генератора импульсов
- Экспериментальные показатели технологической и энергетической эффективности режимов работы РТЭ
Введение к работе
Продовольственной программой СССР и последующими решениями Ноябрьского 1982 года Пленума ЩС КПСС поставлены задачи "... довести среднегодовое производство мяса в одиннадцатой пятилетке до 17,0 - 17,5 млн.т., молока - 97 - 99 млн.т." Намеченные рубежи должны быть достигнуты главным образом за счет интенсификации животноводства.
Важным средством повышения продуктивности животных является улучшение условий их содержания, создание в помещениях такого микроклимата, который не только отвечает требованиям жизнеобеспечения, но и оказывает активное стимулирующее воздействие на физиологические процессы, ускоряет рост и развитие животных. Решающая роль здесь принадлежит электрификации тепловых процессов.
Электротеплоснабжение имеет ряд преимуществ перед огневыми системами теплоснабжения - за счет автоматизации тепловых процессов достигается экономия трудовых и энергетических ресурсов. Однако широкое внедрение традиционного электрообогрева сдерживается из-за высокой энергоемкости и ограниченной по максимуму нагрузки пропускной способности действующих систем электроснабжения.
Этих недостатков лишены системы микроклимата, имеющие в своем составе теплоаккумулирующие электрообогреватели, расположенные в зоне размещения животных. Для телятников такими установками являются рассредоточенные теплоаккумулирующие электрообогреватели (РТЭ), разработанные в Саратовском ордена Знак Почета институте механизации сельского хозяйства им. М.И.Калішина.
Они позволяют создавать стимулирующий микроклимат, сокращают расход энергии по сравнению с электрокалориферным отоплением, позволяют использовать энергию провалов суточных графиков электропотребления и способствуют повышению использования пропускной способности существующей системы электроснабжения.
Опыт эксплуатации РТЭ в хозяйствах Саратовской области показал, что при традиционном программном управлении возможности РТЭ используются не полностью. В результате анализа причин такого положения было выдвинуто предположение, что методы расчета параметров и режимы работы, рекомендуемые для сосредоточенных теплоакку-мулирующих электронагревательных установок, неприменимы для РТЭ, а распространенные программные средства управления позволяют использовать не более 40% возможного резерва внепиковой энергии, требуют применения дорогостоящих и громоздких приспособлений для аккумулирования теплоты, усложняют аппаратуру управления параметрами теплоносителя. Поэтому исследование и обоснование наилучших режимов работы РТЭ и разработка технических средств управления шли является важной и актуальной задачей. Её решение имеет существенное значение и для расширения электрификации тепловых процессов на базе действующих систем электроснабжения и для повышения интенсивности использования самих систем электроснабжения.
Для решения поставленной задачи требуется:
- обосновать режимы работы и параметры РТЭ, обеспечивающие стимулирующий микроклимат в телятниках, и выявить возможный уровень электрификации тепловых процессов за счет вне пиковой электроэнергии;
- разработать технические средства управления РТЭ, реализующие данные режимы, выполнить их теоретическое и экспериментальное, исследование.
В рамках поставленных задач на основе анализа суточной динамики энергетического обмена телят предложен стимулирующий суточный график изменения температуры воздуха в телятниках, разработаны вероятностно-статистические модели тепловой нагрузки ферм, модели электроснабжения и электропотребления ферм Поволжской зоны РСФСР. Это позволило определить перспективы электрификации тепловых процессов за счет внепиковой энергии.
Путем вариантных расчетов по минимуму удельных приведенных затрат определены наилучшие параметры и режимы работы РТЭ, функциональная схема и состав технических средств управления РТЭ.
Разработано устройство передачи сигналов по линиям электропередачи 0,38 кВ (УПС - 0,38 кВ), которое осуществляет управление нагревателями РТЭ по следящему за нагрузкой трансформатора принципу. Передача управляющей команды на включение и отключение нагревателей осуществляется по BI - 0,38 кВ.
Практическую ценность имеют предложения по созданию с помощью РТЭ температурного режима, обладающего стимулирующим воздействием на животных и характеризующегося снижением энергетических затрат на его обеспечение, а также разработанное устройство передачи сигналов, осуществляющее циркулярное управление нагревателями РТЭ с помощью импульсов, генерируемых в М - 0,38 кВ. Устройство имеет и более широкое, самостоятельное значение и может использоваться для разработки средств диспетчерского управления электроприемниками, подключенными к одной ТП 10/0,38 кВ.
Результаты исследования подтверждаются технико-экономической оценкой внедрения предложенных режимов работы РТЭ и устройств управления шли.
На защиту выносятся: I. Методика вероятностно-статистической оценки потенциальных возможностей электротеплоснабжения ферм.
2. Предложения по повышению зоотехнической и энергетической эффективности РТЭ за счет выбора режима работы, обеспечивающего стимулирующее действие микроклимата и снижение затрат энергии на его создание.
3. Предложения по выбору параметров РТЭ, состава и класса технических средств управления, обеспечивающих наилучшее использование внепиковой энергии при минимуме приведенных затрат.
4. Принцип действия и теория рабочего процесса устройства передачи сигналов по линии электропередачи, осуществляющего передачу управляющих команд на включение и отключение нагревателей от ТП до РТЭ при помощи импульсов, генерируемых в ВЛ-0,38 кВ.
Настоящая работа выполнена на кафедре "Электрические машины" Саратовского ордена Знак Почета института механизаіщи сельского хозяйства имени М.И.Калинина. Научно-производственный эксперимент выполнен в хозяйствах Саратовской области.
Выражаю благодарность коллективу кафедры "Электрические машины" СНМСХ за доброжелательное отношение и помощь в работе.
Теплоаккумулирующие электронагревательные установки
В нашей стране уже имеется опыт внедрения и эксплуатации теплоаккумулирущих электронагревательных установок /7,3,17,33, 45,52,61,62,63,65,78,81,94,96,132,162,164,169,170,171,173,181, 182,185,194,198,199,202,204/.ТЭНУ очень разнообразны по конструктивным исполнениям и применяемым материалам, однако у всех установок молено выделить следующие основные составные части: нагреватель, теплоаккумуля-тор с теплоизоляцией, систему распределения теплоты и средства автоматического управления установкой.
Нагреватели предназначены для получения теплоты, они могут быть прямого или косвенного нагрева. Теплоаккумуляторы служат для накопления и сохранения получаемой теплоты, они выполняются с твердой или с жидкой теплоаккумулирующеи массой. От теплоакку-мулятора к зонам обогрева теплота передается с помощью системы распределения теплоты.
По конструктивному исполнению и размещению в отапливаемом помещении все установки можно разделить на сосредоточенные и рассредоточенные (см. I.I).Среди сосредоточенных ТЭНУ лучшие показатели имеет электрический теплоаккумулирущий нагреватель конструкции ЛитНИИМЭСХ /202, 203, 173/. Основу конструкции представляет теплоаккумуля-тор, сложенный из шамотного кирпича, со встроенными нихромовы-ми нагревателями. В качестве теплоносителя используется воздух. Установка размещена в отдельной комнате отапливаемого помещения.
Передача теплоты в зону отопления осуществляется по системе воз-духора определителей.К недостаткам установки следует отнести очень большую мощность нагревателей, которая в значительной степени обусловлена несовершенным программным методом согласования с графиком нагрузок, и малую экономичность, связанную с необходимостью прогрева всего строительного объёма здания.
С точки зрения зоотехнических требований недостатком является то, что на базе установки невозможно обеспечить лучистый обогрев животных, а также и то, что в одном помещении невозможно дифференцировать зоны с различными требованиями к температурным режимам.
К рассредоточенным теплоаккумулирущим установкам относятся электрообогреваемые полы. Они очень хорошо зарекомендовали себя при выращивании поросят, и менее пригодны для телят. Особенности физиологии телят таковы, что на долю теплопроводности приходится только 5% общих теплопотерь, а основную роль играют теплопотери излучением и конвекцией. Обеспочить необходимый баланс данных видов теплопотерь с помощью одних обогреваемых полов невозможно /6, 42, 136, 156, 183, 213, 214/. Необходим дополнительный конвективно-лучистый обогрев животных "сверху" и "сбоку" /45, 117/.
Разновидностью распределенных электрообогревателей являются электрообогреваемые панели и коврики, предназначенные для обогрева индивидуальных клеток и боксов для телят Д7, 32, 45, 117, 130, 185, 199, 211/. С их помощью обеспечивается необходимый баланс конвективной и лучистой составляющих теплопотерь телят /45/.
К недостаткам электрообогревательных панелей следует отнести: - отсутствие теплоаккумулирующей способности; - необходимость сохранения системы подогрева приточного воздуха;- необходимость в дополнительном источнике пониженного напряжения.
Определенные недостатки присущи также системе подогрева и подачи приточного воздуха. При традиционной схеме вентиляции "сверху - вверх" в зоне размещения животных (на уровне І м от пола) наблюдается наибольшая влажность, загазованность и бактериальная зараженность воздуха, по сравнению с более высокими слоями. Эффективным способом устранения этого недостатка является подача свежего воздуха непосредственно в зону размещения животных Д36/. Обеспечить такую подачу воздуха с помощью системы верхних воздуховодов невозможно.
Установка, совмещающая лучистый обогрев животных с системой подогрева приточного воздуха разработана в Саратовском ордена Знак Почета институте механизации сельского хозяйства. Её конструкция показана на рис. I.I. Основными элемантами являются распределенный теплоаккумулирующий электрообогреватель (РТЭ) и центробежный вентилятор с системой каналов для подогрева и распределения воздуха. РТЭ служит для лучистого обогрева животных и для подогрева приточного воздуха. Он состоит из теплоизолирующего корпуса 7, нагревателей 8, теплоаккумулирующего сердечника 10.
В систему подогрева приточного воздуха входят: центробежный вентилятор I, заборный патрубок 2, распределительная коробка 3, воздушная заслонка 5, канал холодного 4 и горячего 6 воздуха, разделительная перегородка каналов 9, крышка воздушных каналов II и выпускные каналы со смесительными камерами 12.
Установка имеет размеры -10 хО,3x0,8 м. и мощность -9 кВт, Она устанавливается внутри обогреваемого помещения,вдоль отдыха телят, содержащихся в групповых клетках. Поверхность РТЭ экранирует наиболее холодные наружные стены помещения и тем самым обеспечивает благоприятную радиационную обстановку.
При подключении нагревателей к сети теплоаккумулирующий сердечник разогревается. Отдача тепла от его поверхности, обращенной внутрь помещения, происходит лучеиспусканием, а с обратной стороны - конвекцией, при омывании его воздухом, проходящим по каналу горячего воздуха. Канал горячего воздуха образуется между горячшл теплоаккумулирующжі сердечником 10 и перегородкой 9, а канал холодного воздуха - между стеной здания и перегородкой 9. Наружный воздух забирается с улицы через заборный патрубок 2, прогоняется вентилятором I по воздушным каналам 4 и 6 и выходит в помещение через смесительные каналы 12. Температура воздуха на выходе регулируется изменением соотношения количества воздуха, подаваемого по каналам холодного и горячего воздуха, Перераспределение воздуха по каналам осуществляется заслонкой 5„
Когда нагреватели отключены от сети, установка работает за счёт запасенной теплоты. При остывании сердечника ниже 50С вентилятор отключается.
Установка прошла цикл лабораторных и производственных испытаний и хорошо зарекомендовала себя в работе. В настоящее время на неё утверждены технические условия - ТУ-492-366-82 /171/, научно-техническим советом областного производственно-технического объединения "Госкомсельхозтехника" она рекомендована к широкому применению для обогрева молодняка крупного рогатого скота.
Опыт эксплуатации РТЭ в хозяйствах Саратовской области показал, что при традиционном программном управлении их возможности используются не полностью. Это обусловлено в основном несо - -вершенством режимов работы РТЭ и средств управления ими. Для поддержания в помещении нормируемой температуры при програмглном управлении РТЭ требуется увеличивать мощность установок, применять дорогостоящие и громоздкие приспособления для аккумулирования теплоты, усложнять средства управления параметрами теплоносителя. Вместе с тем эффективность использования внепиковой энергии остается невысокой - менее 40% возможного резерва потребительской подстанции. Учитывая массовость применения РТЭ и актуальность задачи повышения эффективности их использования,в качестве объекта исследования были приняты режимы работы РТЭ и технические средства управления режимами работы.
Статистический анализ резерва внепиковой электроэнергии ТП животноводческих ферм
Исходными данными для разработки МЗ служат результаты проведенных обследований условий электроснабжения ферм (приложение 2).
Электроснабжение ферм осуществляется в основном от однотранс-форматорных подстанций с трансформаторами типа ТМ напряжением 10/0,38 кВ. Используются трансформаторы мощностью от 63 до 250 кВА. Наибольшее распространение имеют трансформаторы мощностью 160 кВА. Их доля в рассматриваемой выборке составляет 48$.Поэтому трансформатор данной мощности принят нами для разрабатываемой модели в качестве источника питания фермы. Трансформаторы мощностью 100 кВА составляют 26$, 250 кВА - 15$, 63 кВА - 11$.
Питание внутрифермских потребителей осуществляется по четы-рехпроводным воздушным линиям ВЛ-0,38 кВ. Линии выполнены алюми-ниевым проводом сечением от 16 до 50 глм ". Проводом А 16 выполнено 14$ общей длины линий, А 25 - 33$, А 35 - 31$, А 50 - 22$.
Средняя длина ВЛ-0,38 в выборке составляет Ъ = 283 м, но эта величина не имеет устойчивого значения, так как ее среднее квадратическое отклонение 6[й= 151 м, а вариация 1/_и = 53$. Гистограмма распределения прифермских ВЛ-0,38 кВ по длине приведена на рис. 2.2,
Основным удельным параметром МЭ является мощность трансфор-матора в расчете на скотоместо - Ь , кВА. Оценка математического ожидания этого параметра для генерального среднего по выборке"с из проектных данных составляет Ь = 0,31 кВА, а несмещеннаяоценка для генерального среднего квадратического отклонения= 0,12 кВА на I скотоместо /53,67,134/. Расчет оценок - -приведен в приложении 3. Гистограмма распределения показана на рис. 2.3. Проверкой гипотезы о нормальном распределении по критерию Колмогорова получено г (А) = I, следовательно, распределение удельной мощности трансформаторов животноводческих ферм подчиняется нормальному закону /37, 38/.
В соответствии с законом распределения доверительный интер вал для генерального среднего при двусторонней доверительной ве роятности (Т =0,95 составляет I SnpJ I {0,26 } 0,56} кВА на I скотоместо. Нижняя доверительная граница для генерального среднего квадратического отклонения при нижней доверительной ве роятности # н = 0,95 равна = 0,094 кВА, а верхняя при Og, = 0,95 - О5 LSnpJ= 0,16 кВА на I скотоместо. Аналогично, по данным натурного обследования получено: SffiQ, 6L5HJ= 0,1 кВА на I скотоместо. Полученные значения Он и О [SHJ находятся в пределах доверительных границ для Snp у Г(5 1 СОВПЭ; и О L npi , следовательно, проектные и натурные данные дают,и для характеристики генеральной совокупности можно ограничиться рассмотрением только проектных данных. Это верно еще и потому, что проектные материалы точнее отражают перспективный уровень электроснабжения ферм по сравнению с натурными данными, проектные решения для которых выполнены 5-Ю лет назад. Таким образом, для разрабатываемой МЭ фермы получаем: среднее значение удельной мощности источника Ь =0,31 кВА на Iскотоместо, среднее квадратическое отклонение б Lb J = о,12 кВА на I скотоместо и вариацию I/IS J = 38$. Распределение Ь для совокупности ферм подчиняется нормальному закону, и его функция распределения может быть записана в виде /37,38/: Удельная мощность источника определяет значение возможного удельного суточного потребления электроэнергии - A-g. Эти величи-ны связаны между собой зависимостью A-g = 24 о , где 24 -время суток в ч. В соответствии с Основными теоремами о математическом ожидании и ереднеквадратическом отклонении /37,38,67/ сред-нее суточное значение A-g =7,44 кВт ч на скотоместо, а среднее квадратическое отклонение О [А&] = 2,88 кВт ч на скотоместо. Как и Ь величина A-g распределена по нормальному закону, её функция распределения имеет вид: К числу удельных характеристик электроснабжения относится длина ВЛ-0,38 кВ в расчете на скотоместо - Б , м. По совместным натурным и проектным данным среднее значение С/ = 1,57 и на скотоместо, а среднее квадратическое отклонение 6L J= 1,39 м на скотоместо. Этот параметр не имеет устойчивого значения (вариация t? [C j = 86,5%) и в действительности может изменяться в широких пределах от 0,3 до 3,5 м на скотоместо. Число отходящих линий для 55% прифермских ТП равно 3, для 36% - 2 и для 9% - I или 4 и более. В подстанциях с тремя отходящими линиями, как правило, одна линия питает нагрузку подсобного хозяйства или жилого сектора (водокачку, бригадные дома, склады и т.д.). Она проходит в стороне от животноводческих помещений и питание по ней электрообогревательных нагрузок невозможно, поэтому её можно не принимать во внимание, и в МЭ принять 2 отходящие линии. Среднее число присоединений (вводов в здания) у линии Ж, с большей пропускной способностью, равно 5, а у линии В2, с меньшей пропускной способностью - 4. Исходным параметром МОН является установленная мощность электроприемников фермы. Средняя мощность электроприемников составляет: по выборке из проектных данных - Р п = 210 кВЛ, по данним натурного обследования - Р = 104 кВА. Такая разница ,У . її» объясняется более низким фактическим уровнем электромеханизации ферм по сравнению с проектныгл /106,107,108/. Необходимость учета перспективы развития электрификации требует принять в разрабатываемой МОН значение удельной мощности электроприемников по проектныгл данным.
Структурных! состав электроприемников характеризуется явным преобладанием силовых нагрузок над осветительными, электронагревательными и прочигли. Их доля, оцениваемая коэффициентом структуры - К , по проектным и натурным данным составляет 80...90$ общей мощности нагрузок ферм (Кст = 0,8 ... 0,9). Установленная мощность электроприемников определяет величину удельной мощности электроприемников в расчете на скотоместо -Р д. Оценка математического ожидания этого параметра для генеральной совокупности по выборке из проектных данных составила Р =0,39 кВА на скотоместо. Оценка генерального среднего ква-дратического отклонения OLr ipJ= 0,12 кВА. на скотоместо. Доверительный интервал для генерального среднего при двусторонней доверительной вероятности 0 =0,95 составляет: Нижняя и верхняя доверительные границы для генерального среднего квадратического отклонения составляют соответственно: на скотоместо. Полученные результаты хорошо согласуются с Д06,107,108/, согласно которым удельная мощность электроприемников на наиболее передовых молочно-товарных фермах составляет 0,23...0,31 кВА на скотоместо. Процесс потребления электроэнергии на фермах характеризуется показателями суточных графиков электропотребления,коэффициен-том неравномерности - .коэффициентом заполнения графика электропотребления -Кзап,а также показателями использования установленной мощности источников питания - коэффициентом загрузки - К и коэффициентом использования установленной мощности трансформатора - Ки. Более подробные определения коэффициентов и их физический смысл раскрыты в работах ДО,24,34,39,127,157,159/. Исследованию процесса электропотребления в сельском хозяйстве посвящено очень много работ /7,24,25,10,34,58,69,70,71,72,94, 102,103 Д06Д07Д08Д27Д28Д29Д37Д38Д43Д44Д57Д59Д66Д9І, 209,210/. Применительно к задачам нашей работы наибольший интерес представляют показатели электропотребления животноводческого и животноводческо-жилого секторов.Сводка этих данных,относящихся к наиболее загруженному зимнему периоду,получена нами по результатам работ /10,34,87,106,107,108,102,128,137,144,157,158,191,209/ и представлена в таблице 2.4.
Теоретическое исследование рабочего процесса генератора импульсов
Принципиальная схема ГИ приведена на рис. 3.2. Генератор содержит: зарядный диод и резистор VD1 R1, конденсатор CI, тиристор VD 2 с цепью управления - R2 VD3 . Формирующая цепь ГИ характеризуется параметрами короткого замыкания трансформатора ( пкз/ LK3 ), линии ( лЛл) и нагрузок ( RH/LH ). На рис. 3.2 линия и нагрузки показаны одним звеном Г-образной схемы замещения.
Генератор работает следующим образом. В положительный полупериод питающего напряжения сети конденсатор CI заряжается через диод V]} І, а в начале следующего (отрицательного) полупериода он разряжается на сеть через тиристор VD 2. Момент разряда (отпирашш тиристора) регулируется резистором П2. В результате разряда СІ в сети возбуждаются кратковременные однополярные видеоимпульсы с частотой следования 50 Гц.
В схеме ГИ применены два нелинейных элемента ( VD1/VD 2), поэтому математическое описание его рабочего процесса усложнено. Задача может быть существенно упрощена, если рабочий цикл генератора разделить на стадии таким образом, чтобы в пределах каждой все цепи можно было считать линейными.
В соответствии с рабочим процессом выделим три стадии.Первая - стадію заряда - конденсатор СІ заряжается через ди Этой стадии соответствует расчетная схема с ключом в положении I (рис. 3.3).
Вторая - пауза - конденсатор CI заряжен, VDl и VII 2 заперты. Этой стадии соответствует схема с ключом в положении 2 (рис.3.3).
Третья - стадия разряда - тиристор отпирается и CI разряжается на ВЛ и трансформатор. Ей соответствует схема с ключом в положении 3 (рис. 3.3).3.2.2. Стадия заряда конденсатора
Примем следующие допущения, достаточно строго соответствующие фактическим условиям:- напряжение сети изменяется по синусоидальному закону;- параметры элементов не зависят от времени и величины протекающих токов;- сопротивление диода в прямом направлении близко к нулю.Первая стадия представляет собой переходиш! процесс заряда конденсатора СІ по цепи VDl-Rl. Расчетная схема этой стадии соответствует сіеме на рис. 3.3 с ключом S в положении I.
Цепь заряда конденсатора описывается дифференциальным уравнением /20,21,39/.где Uc - переходное напряжение на конденсаторе; U = Vm Sm(wt+Y)- питающее напряжение сети; - начальная фаза включения напряжения; UJ _ угловая частота напряжения сети.
Из курса ТОЭ известно, что переходные напряжения Ыс и ток Lc на конденсаторе складываются из суммы 2 составляющих: принужденной Цз ,1С и свободной U0 , 1с /99/.
Заряд ковденсатора прекращается в момент времени, когда Ьс= 0. Из уравнения (3.3) следует, что 1С = 0 при Г=Л/2С0 Этому значению соответствует напряжение заряда 1 = Ь и. Следовательно, CI будет заряжаться до амплитудного напряжения сети.
С момента T = Jy2G0 начинается вторая стадия работы генератора - пауза. Она продолжается до отпирания тиристора VD 2.
В период паузы VD I и VD2 заперты, конденсатор CI сохраняет накопленный заряд. Снижение напряжения на CI за счет разряда током утечки через закрытые переходы тиристора и диода незначительно (менее 1% \J )t его можно не учитывать и считать, что заряд конденсатора за время паузы сохраняется неизменным.
Третья стадия рабочего процесса ГИ представляет собой переходный процесс разряда CI на электрическую цепь, состоящую из М-0,38 кВ, обмоток потребительского трансформатора 10/0,38 кВ и нагрузок. - -Для надежного функционирования УЇЇС необходимо определить условия протекания разряда и формирования импульсов.
Предварительными экспериментами установлено, что длитель-ность переднего фронта разрядного импульса I = I5...20 мкс , что соответствует длине волны фронта Л $ - 5...6 км. Это намного больше максимальной длины прифермской М-0,38 кБ ( МАХ-0»8.... 1,0 км), поэтому её можно считать короткой линией и волновые процессы в ней не рассматривать. Следовательно, для исследования применимы все методы анализа переходных процессов в цепях с сосредоточенными постоянными /20,21,93,97/. Остановимся на классическом методе. Его достоинство заключается в том, что он исходит из первичных параметров сети, из её реальной структуры, а это дает возможность оценить непосредственное влияние каждого элемента на характер процесса Д87/.
В классическом методе переходный процесс описывается дифференциальным уравнением, степень которого определяется числом независимых индуктивностей и емкостей в послекоммутационной схеме. В соответствии с моделью источника фермы дифференциальное уравнение разрядного контура будет иметь высокую степень и неразрешимо в общем виде /23/. Поэтому предварительно следует упростить схему,,
Согласно МИ, сопротивление участка лишш Zni в 100...150 раз меньше сопротивления нагрузки Z присоединенной к данному участку. Это позволяет считать нагрузку сосредоточенной и присоединенной в конце линии. Такое допущение повышает строгость исследования, так как усиливает влияние нагрузки на параметры импульса., В действительности оно будет меньше, во-первых, из-за затухания сигнала вдоль линии, приводящего к ослаблению действия наиболее удаленных нагрузок; во-вторых, из-за того, что большинство трехфазных нагрузок включаются на линейное напряжение без нулевого
Экспериментальные показатели технологической и энергетической эффективности режимов работы РТЭ
На рис. 4.2 показано размещение РТЭ в профилактории и отделении доращивания телят. Они расположены вдоль наружных стен помещения за ограждением клеток, в которых содержатся телята. Общая длина РТЭ составляет 0,5 ... 0,7 периметра отделения, высота 0,8 м от уровня пола, ширина 0,4 м.РТЭ-1 установлены в телятнике 5-го отделения совхоза (с.Кра-сное), а РТЭ-Л в телятнике 7-го отделения (с. Святославка).
На рис. 4.3 показана принципиальная электрическая схема программного управления РТЭ - (РТЭ-I). В схеме предусматривается автоматический и ручной режим работы. Последний предназначен для профилактических и наладочных работ.
В автоматическом режиме включение и отключение нагревателей осуществляется по команде программного реле времени КГІ, типа 2 РЕМ и регулятора зарядки А2, конструкции Лит НИИМЭСХ /202/. Регулирование температуры в помещении осуществляется при помощи терморегулятора AI, типа ПТР-З, который контактами AI.I и AI.2 управляет электромагнитами заслонок холодного и горячего воздуха, КМЗ и КМ4.
Автоматическое изменение температурной уставки ПТР-З обеспечивается резистором R ", который включен в цепь задатчика температуры и зашунтирован контактами КМІ.Б :.
Подача воздуха в помещение осуществляется вентилятором Ц4-Ж с электродвигателем (Ml). Вентилятор автоматически отключается при снижении температуры теплоаккумулирующего сердечника до 50 С. Отключение осуществляется терморегулятором РТДЭ-301 ( в схеме - ККЗ).
Во втором варианте реализуется управление по следящему принципу в функции нагрузки трансформатора. Для этой цели используется разработанное УПС (см. 3.1 и рис. 3.1).Регулирование температуры воздуха в помещении осуществляется теми же средствами, что и в варианте РТЭ-1.
Передающий комплект УПС, состоящий из БСЗ и ГИ, устанавливается на трансформаторной подстанции, а приемник импульсов включается в схему рис. 4.3. вместо.реле времени KTI, а контакты исполнительного реле приемника KV2.I (по рис. 3.1) включаются вместо контактов реле времени KTI.I (рис. 4.3).
Измерения температуры воздуха в телятниках проводилось в. 1981, 1982 годах в наиболее холодный период с I по 15 февраля.В, эти дни температура наружного воздуха ночью понижалась до -18 ... -25 С, а днем до -13 ... -17С. Результаты измерения температуры -внутри помещений представлены в приложении 10 и на рис, 4,4,4.5,
Анализ результатов показывает, что температура в профилакториях в любое время суток на 2 ... 4 С выше, чем в телятниках доращивания. В течение суток температура не остается постоянной, максимум наблюдается утром в 5...8 ч, а минимум вечером в 17... 20 ч. Среднее квадратическое отклонение температуры в данной точке за период измерений находится в пределах 1,7 ... 2,4 С. В целом это соответствует MTH-II, учитывающей суточную динамику энергетического обмена телят (табл. 2.2).
На рис. 4.5а показано распределение температуры по ширине здания, оно одинаково для обоих режимов РТЭ. Температура вблизи стен (когда РТЭ заряжен) на I ... 2 С выше, чем в центре клетки, и на 2 ... 3 С выше, чем в середине рабочего прохода. Следовательно, в месте размещения телят создается зона повышенной температуры. Это подтверждается распределением температуры по высоте помещения, показанном на рис. 4.56. Появление зоны повышенной температуры обеспечивается размещением РТЭ в непосредственной близости от животных и значительной лучистой составляющей теплоотдачи РТЭ.
По мере разряда РТЭ зона повышенной температуры уменьшается, распределение температуры по ширине помещения выравнивается. Тем не менее, остаточная температура поверхности РТЭ составляет 40 ... 50 С и это исключает теплопотери излучением у телят.
Для сравнения на рис. 4.5 показано распределение температуры по ширине и высоте, полученное в том же помещении при общем воздушном отоплении. Оно принципиально отличается от распределения температуры при обогреве с помощью РТЭ. Максимальная температура наблюдается в середине помещения, в рабочем проходе, а в зоне размещения телят, и особенно вблизи стен, температура зна
