Введение к работе
Актуальность проблемы. Повышение производительности труда в сельском хозяйстве, рациональное производство экологически чистых продуктов питания в значительной мере зависит от электрификации технологических процессов, характеризуется уровнем оснащения агропромышленного комплекса энергией, оборудованием и характеризуется удельными затратами. На современном этапе развития науки и техники снижение удельных энергетических и материальных затрат планируется за счет управления технологическими параметрами, мощностью электроустановок, преобразования параметров электрической энергии для наиболее эффективного воздействия на биологические объекты, продукты, сырье и материалы. В настоящее время для сельского хозяйства заводами изготавливаются различные полупроводниковые преобразователи, комплектные тиристорные устройства управления электронагревателями, комплектные тиристорные электроприводы. Сельские электроустановки, содержащие полупроводниковые преобразователи позволяют снизить расход электроэнергии на технологические
процессы до 20 40 процентов. Производительность электрогех-
нологических устройств при преобразовании параметров электрической энергии повышается в 2,5...3 раза, обеспечивается высокое качество ведения технологического процесса.
Общим недостатком сельских электроустановок, оснащенных полупроводниковыми преобразователями действующего напряжения являются: низкие энергетические показатели, снижение эффективности работы потребителей электроэнергии из-за ухудшения формы напряжения, тока в электрической сети и на выходе преобразователей; ограниченные единичная установленная мощность и функциональные возможности преобразователей.
Недостатки в основном обусловлены: отсутствием системной оценки эффективности сельских электроустановок, содержащих полупроводниковые преобразователи, противоречиями в теории электрических цепей, содержащих вентильные приборы; отсутствием закономерностей, позволяющих определить рациональное управление преобразователями; вентильные свойства и релейные характеристики полупроводниковых приборов не приме-
няются для улучшения характеристик потребителей электроэнергии.
Данная работа выполнена в соответствии с научно-технической программой Государственного комитета СССР по науке и тех- пике от 16.Об.87г. '187, п. 01. Разработать и внедрить новые методы и автоматизированные энергосберегающие системы электро-тешгоснабжения объектов сельскохозяйственного производства и п. 0.CX.7I. Осуществить поиск и разработку высокоэффективных методов и средств рационального использования электроэнергии в сельскохозяйственном производстве и быту 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 преобразователей и на новой научной основе разработать методы повышения эффективности электрифицированных сельскохозяйственных технологических процессов.
Научную новизну составляют следующие положения:
структурная модель системной оценки эффективности сельских електроустановок 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 устройства, позволяющие с помощью полупроводниковых преобразователей повышать эффективность сельских электроустановок;
метод расчета допустимой мощности полупроводниковых преобразователей для сельских электроустановок.
На защиту представлены:
теоретические основы повышения эффективности сельских электроустановок с полупроводниковыми преобразователями;
обобщенные аналитические зависимости параметров, характеризующих режимы управления электронагревателями, электродвигателями, электротехнологическйми устройствами и режим работы преобразователей, в зависимости от способов управления тиристорами;
способы и устройства ресурсосберегающего управления Ь
сельскими электроустановками с помощью полупроводниковых преобразователей;
- методика расчета допустимой мощности преобразователей, основанной на оценке воздействия преобразователей на показатели качества электрической энергии в сети.
Практическая ценность и реализация результатов исследований. Теория, приоритетные направления дальнейшего развития преобразовательной техники для сельского хозяйства, инженерные методы расчета, технические средства и рекомендации, разработанные на основе результатов исследований составляют основы повышения эффективности сельских электроустановок, управляемых полупроводниковыми преобразователями.
Их практическая ценность состоит в том, что новые способы и устройства управления электроустановками на основе полупроводниковых преобразователей позволяют достичь экономию элект- , роэнергии, повысить пропускную способность электрических сетей, снизить расход электротехнической стали и меди на электромагнитные аппараты, увеличить в 2 раза единичную установленную мощность преобразователей без ухудшения показателей ка,-чества электроэнергии в электрической сети.
Для экономии I ГДж электроэнергии за год с применением полупроводниковых преобразователей сопротивления для управления устройствами электрообогрева мощностью 100 кВт в животноводческом помещении расходуется 0,45 ГДж энергии на дополнительные элементы преобразователя.
В электрической сети действующий ток в режиме управления преобразователями сопротивления снижается на 20...50 процентов по сравнению с управлением преобразователями действумце-го напряжения.
Научно-технический совет Министерства сельского хозяйства и продовольствия РСФСР рассмотрел, одобрил и рекомендовал к внедрению в производство предложения по повышению эффектип-ности сельских электроустановок, содержащих полупроводниковые преобразователи. На основании рекомендаций Иркутским филиалом проектного института Крясноярскагропромтехпроект разработан технический проект и рабочие чертежи на устройство, содержащее полупроводниковый преобразователь для предпосевной обра-
ботки семян зерновых культур в электрическом поле. Восточно-Сибирским отделением Всесоюзного государственного проектно-изыскательского института Сельэнергопроект принята в практику проектирования "Методика расчета мощности источников питания сельских электроустановок с полупроводниковыми преобразователями". Тиристорные преобразователи сопротивлений мощностью 250 кВА изготовлены для управления электронагревателями теплиц. .Установки с полупроводниковыми преобразователями для предпосевной обработки семян зерновых культур в электрическом поле коронного разряда работают в 20 совхозах и колхозах Иркутской, Читинской области и Красноярском крае. Научно-технические разработки экспонировались на областных, международной выставках и используются в учебном процессе.
Апробация работы. Основные результаты исследований были доложены, обсуждены и одобрены на Всесоюзной научно-технической конференции "Современные методы и средства быстродействующего преобразования режимных параметров энергосистем" (Челябинск, ВНИИЭ, ЧПИ, май, 1990г.); Всесоюзной научно-практической конференции "Механизация и автоматизация технологических процессов в агропромышленном комплексе" (Новосибирск, ВАСХНИЛ, Сиб.ИМЭ, октябрь, 1989г.); научно-методическом совещании "Электрификация мобильных процессов в растениеводстве и животноводстве" (Челябинск, ВИЭСХ, ЧИМЭСХ, 1983г.); научно-технической конференции "Высокоэффективное использование электроэнергии в сельскохозяйственном производстве и быте сельского населения" (Челябинск, ВИЭСХ, Сиб.ИМЭ, апрель, 1990г.); научно-технической конференции "Научное обеспечение АГК Иркутской области в условиях перестройки и научно-технического прогресса (Иркутск, НТО, 1988г.); региональной научно-технической конференции "Электрификация тепловых процессов сельскохозяйственного производства Сибири и Дальнего Востока" (Иркутск, Сиб.ИМЭ, ИСХИ, 1984г.); региональной конференции ученых и специалистов Сибири и Дальнего Востока "Пути повышения эффективности сельскохозяйственного производства" (Новосибирск, СО ВАСХНИЛ, 1980г.); межвузовской научной конференции "Многоскоростной и электронизированный электропривод" (Зерноград, Гособразование СССР, АЧИМСХ, октябрь, 1990г.); 6
Всесоюзном научно-техническом семинаре "Нетрадиционные электротехнологии в сельскохозяйственном производстве и быту села" (Кацивели-Крым, ВИЭСХ, ноябрь, 1991г.); ежегодных научно-технических конференциях ЧИМЭСХ (1969...1991г.), Иркутского СХИ (1972 ...1992г.), ВНИПТИМЭСХ (1990г.), Кубанский СХИ (1978г.), Ленинградский СХИ (1991г.).
Публикация. Основное содержание диссертации опубликовано в 48 печатных работах, описаниях изобретений, научных отчетах о результатах НИР.
Структура, и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав, заключения и выводов, списка литературы (263 наименований, в том числе 17 на иностранных языках), 6 приложений. Работа содержит всего 393 страницы, материал основного текста, изложен на. 268 страницах машинописного текста, который включает 68 рисунков и 9 таблиц.
