автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Эксплуатационная эффективность электропривода вентиляторов в птичниках с индукционным регулятором напряжения

На правах рукописи 0Й

ШИПАЛОВ Валерий Иванович

ЭКСПЛУАТАЦИОННАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ВЕНТИЛЯТОРОВ В ПТИЧНИКАХ С ИНДУКЦИОННЫМ РЕГУЛЯТОРОМ НАПРЯЖЕНИЯ

Специальность: 05.20.02 - «Электротехнологии и электрооборудование

в сельском хозяйстве»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Краснодар, 2009

003468295

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кубанский государственный аграрный университет»

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор, Оськин Сергей Владимирович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, доцент

Богдан Александр Владимирович; кандидат технических наук, доцент Кобозев Владимир Анатольевич

Ведущая организация - Государственное научное учреждение

«Всероссийский научно-исследовательский проектно-технологический институт механизации и электрификации сельского хозяйства» (ГНУ ВНИПТИМЭСХ), г. Зерноград

часов на заседании

Защита состоится « Ш мая 2009 г. в /9 диссертационного совета Д.220.038.08 при ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет» по адресу: 350044, г. Краснодар, ул. Калинина 13, КГАУ, корпус факультета электрификации, ауд. № 4. С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО «Кубанский государственный аграрный университет». Автореферат размещен на сайте www.kubsau.ru Автореферат разослан « апреля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета.

доктор технических наук, профессор •»' Оськин С.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследовании. На территории Южного федерального округа значительный удельный вес в производстве продукции птицеводства приходится на долю Краснодарского края. В 2004 году в крае производился 31 % птицы в живой массе и яиц, такая тенденция продолжает сохраняться и в последние годы. В настоящее время основой эффективного развития птицеводства являются интенсивные и ресурсосберегающие технологии.

Многочисленными исследованиями установлено, что продуктивность животных и птицы на 20 - 30 % зависит от параметров микроклимата. Опыт эксплуатации показывает, что даже кратковременные (2...4 ч) отключения электроэнергии или выход из строя системы вентиляции вызывают значительный экономический ущерб из-за резкого снижения продуктивности или даже гибели птицы. Для вентиляции и кондиционирования воздуха используют оборудование типа «Климат». В этот комплект входит от 8 до 24 осевых вентиляторов, которые имеют специальные асинхронные электродвигатели. Кроме того, в состав оборудования «Климат» входит устройство автоматического регулирования напряжения на зажимах электродвигателей вентиляторов контактного типа с автотрансформатором или бесконтактного типа со станцией «Климати-ка-1». Недостатком способа регулирования с помощью тиристоров является искажение формы напряжения, подаваемого на статор, что приводит к увеличению потерь мощности в электрической машине и возникновению аварий электродвигателей. Анализ эксплуатационных показателей устройств регулирования подачи воздуха и статистика отказов в системе микроклимата говорят о необходимости продолжения исследований по усовершенствованию существующего и разработке нового оборудования. Свои способы решения существующей проблемы вентиляционных систем предлагали Кобозев В.А., Жилина В.А., Емелин A.A. и др.

Одним из способов применения асинхронных машин с заторможенным ротором является их использование в качестве индукционного регулятора, который выполняется в виде трехфазного поворотного автотрансформатора. От-

дельные эксплуатационные характеристики индукционных регуляторов напряжения хуже, чем у обычных трансформаторов, что сдерживает широкое использование таких электромагнитных аппаратов. В разные годы такие ученые как Костенко МП., Пиотровский Л.М., Петров Г.Н., Рихтер Р., а также представители научной школы Челябинского ГАУ уделяли внимание анализу и улучшению характеристик индукционных регуляторов. Тем не менее, отсутствуют готовые схемные решения для данных электроприводов, и нет достаточного обоснования применения индукционных регуляторов для регулирования частоты вращения электродвигателей вентиляторов в птичниках.

Работа выполнена согласно плану НИР Кубанского ГАУ по госбюджетной тематике 2006-2010 г.г. (ГР 01200606851).

Рабочая гипотеза. Улучшить эксплуатационные показатели вентиляционных систем птичников можно проведением дальнейших исследований работы индукционных регуляторов напряжения с их установкой в систему электропривода вентиляторов и разработкой соответствующих рекомендаций по выбору оборудования и его эксплуатации.

Целью диссертационной работы является: обоснование установки в электропривод вентиляторов индукционного регулятора напряжения и разработка рекомендаций по составлению соответствующих схемных решений с выбором оборудования для повышения эксплуатационной эффективности вентиляционных систем птичников.

Задачи исследований:

- разработать математическую модель индукционного регулятора напряжения (ИР);

- произвести статическую и динамическую реализацию математической модели ИР в системе электропривода вентиляторов с использованием современных программных продуктов и проанализировать основные характеристики;

- разработать рекомендации по составлению схем электропривода вентиляционных систем с использованием индукционных регуляторов напряжения;

- экспериментально подтвердить работоспособность ИР в электроприводе вентиляторов;

- определить экономическую эффективность повышения эксплуатационных показателей электропривода с индукционным регулятором при внедрении в птичнике.

Объектом исследований является электропривод вентиляторов в птичниках и способы регулирования производительности вентиляционной системы.

Предметом исследований являются показатели эксплуатационной эффективности электропривода вентиляторов с индукционным регулятором напряжения.

Методика исследований базировалась на математическом моделировании электрических машин, компьютерном моделировании, натурном эксперименте, статистической обработке и графической интерпретации полученных данных.

Научная новина работы:

- разработана математическая модель индукционного регулятора напряжения, позволяющая провести реализацию модели на ЭВМ с необходимой для инженерной практики точности оценки электромагнитных и электромеханических переходных процессов в ИР при работе в составе электропривода вентиляторов;

- для статической реализации математической модели ИР была получена система уравнений для решения в специализированных программных обеспечениях, позволяющая определить значения ударных токов, что необходимо учитывать при выборе пускозащитной аппаратуры;

- получена динамическая модель ИР в составе электропривода вентиляторов с возможностью отображения графиков изменения характеристик в зависимости от основных электрических параметров, что позволит определить необходимые параметры передаточных функций при составлении схем автоматизации.

Практическая ценность результатов исследований:

- разработана прикладная программа для расчета эффективности электрифицированных установок для сельскохозяйственного производства, защищенная свидетельством на программный продукт №2008612506;

- разработаны рекомендации по составлению схем электропривода вентиляторов, включающих индукционные регуляторы напряжения, что позволяет эффективно эксплуатировать такую электроустановку;

- сконструирован индукционный регулятор напряжения, который может быть использован для регулирования угловой скорости электродвигателей вентиляционных установок. Конструкционные особенности индукционного регулятора защищены патентом на полезную модель №29624.

На защиту выносятся следующие положения:

- математическая модель индукционного регулятора напряжения, выраженная через следующие параметры: активные и индуктивные сопротивления статора и ротора, естественные токи фаз по осям а- 0-у \ угол & (угол между осями обмоток статора и ротора), входное напряжение;

- система уравнений для статической реализации модели ИР, позволяющая произвести коррекцию выбора пускозащитной аппаратуры по значениям ударных токов;

- динамическая модель ИР для анализа влияния электрических параметров на выходное напряжение регулятора и работу электродвигателя вентилятора;

- результаты испытаний электропривода вентилятора на основе индукционного регулятора напряжения;

- рекомендации по составлению схем электропривода вентиляционных систем с использованием индукционных регуляторов напряжения;

- результаты сравнения показателей эксплуатационной эффективности станции автоматического управления вентиляцией «Климат-Т-МП-5» (тири-сторное регулирование напряжения электродвигателей вентиляторов) с индукционным регулятором.

Реализация и внедрение результатов исследований. Техническое предложение по индукционному регулятору передано в конструкторское бюро ЗАО «ТЕХНО» для разработки конструкторской документации и создания опытной партии устройств. Индукционный регулятор установлен в системе микроклимата в ООО «Птицефабрика Полтавская-1» Красноармейского района Краснодарского края. Результаты математического и компьютерного моделирования используются в учебном процессе Кубанского ГАУ.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на: 3-й межвузовской научно-технической конференции - ЭМПЭ - 04 (Краснодар, 2004 г.); 4-й южнороссиской научной конференции КВВАУЛ (Краснодар, 2005 г); 2-й международной научно-практической конференции ВГСХА (Волгоград, 2008); научно-практической конференции СтавГАУ (г. Ставрополь, 2008 г.); научно-технической конференции КубГАУ (г. Краснодар, 2008 г.).

Публикации результатов работы. Основные результаты работы опубликованы в 8 печатных работах, в том числе получен ] патент РФ на полезную модель, 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Структура и объем работы. Диссертация изложена на 138 страницах, включая 66 рисунков и 18 таблиц, содержит введение, четыре главы, основные выводы по работе, список литературы и приложения.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении раскрывается актуальность исследований. Сформулированы цель работы, научная новизна, практическая значимость и основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе рассмотрены зооветеринарные требования к параметрам микроклимата в птицеводческих помещениях и современное вентиляционное оборудование. Температура, влажность и скорость движения воздуха в помещениях для содержания птицы являются определяющими факторами микроклимата, непосредственно влияющими на продуктивность, поэтому комплекс

применяемого для этих целей оборудования должен обеспечивать данные параметры строго в соответствии с зооветеринарными требованиями. Параметры микроклимата поддерживают на заданном уровне с помощью энергетических установок. Основой таких установок являются вентиляционные системы. Осевые вентиляторы укомплектованы специальными трехфазными асинхронными электродвигателями с повышенным скольжением (АИРП 80А6). В таких электродвигателях изменяется частота вращения в зависимости от подаваемого напряжения. В комплект универсального оборудования «Климат» входит устройство автоматического регулирования напряжения на зажимах электродвигателей вентиляторов контактного типа с автотрансформатором или бесконтактного типа со станцией «Климатика-1» (тиристорное регулирование). В настоящее время имеется в продаже современная станция управления вентиляционными установками, которая имеет еще и микропроцессорный блок "Климат-Т-МП-5". Для автоматизации работы установок управления микроклиматом выпускаются различного рода микроконтроллеры. Контроллеры климата СВ1 регулируют положение приточных форточек в зависимости от потребности вентиляции. В вентиляционных системах применяются также и многоскоростные электродвигатели. В этом случае регулирование производительности происходит за счет переключения электродвигателей на разное количество пар полюсов. В последние годы наблюдается широкое внедрение преобразователей частоты тока.

Статистический анализ выхода из строя электродвигателей вентиляционных установок показывает, что при общем времени работы в году порядка 2800 часов средний срок службы электрических машин - 3,1 года. При этом одна из причин аварий - низкое качество напряжения, в том числе обрыв питающей фазы, на что приходится 50 % всех отказов.

Произведен анализ приводных характеристик вентиляторов и оценены способы регулирования их производительности. Для определения преимущественного способа регулирования с точки зрения эксплуатационных характеристик произведена оценка каждого способа по двухбалльной шкале (таблица

1). В первых строках приводятся оценки на сегодняшний день. Как видно из таблицы, максимальное количество баллов в настоящее время набирают тири-сторные регуляторы (7), что соответствует действительности - наибольшее распространение в сельскохозяйственных объектах имеют станции управления «Климатика». Наименьшее количество баллов набрано многоскоростными электродвигателями (3), что также соответствует настоящему положению. Произведена оценка возможной перспективы развитая рассмотренных способов на ближайшее время. Первое место может занять регулирование с помощью трансформаторов путем применения индукционного регулятора напряжения (позволит увеличить плавность регулирования). В соответствии с этим трансформаторный способ может набрать 9 баллов. Тиристорные регуляторы не смогут увеличить общую оценку, так как набранные баллы связаны с принципом регулирования.

Таблица 1. - Результаты оценки способов регулирования

Критерии оцемкц способов регулирования

Способы Высокая Минимальные

регулирова- надежность Надежность Энергоэф- Плавность (материальные Суммар-

ния и простота электро- фективность регулиро- и эксплуата- ная оцен-

схемы двигателя вания ционные за- ка

управления траты

1.Изменение

напряжения с 2 1 0 2 6

помощью

трансформа- 2 2 1 2 2 9

тора

2.Изменение

напряжения с 2 0 1 2 2 7

помощью 0 1

2 2 2 7

тмристорного

регулятора

З.Миого-

жоростные 0 I 2 0 0 3

электродвига- 2 1 2 0 1 6

тели

4.Преобра- 1 ' 1 2 2 0 6

зователи час- 1 8

тоты 2 2 2 1

5.Регулируе- 1 2 0 2 0 5

мые заслонки 1 2 0 2 ] 6

"Примечание. Первая строка относится к показателям настоящего времени, вторая -ближайшая перспектива.

Улучшить эксплуатационные характеристики можно путем применения индукционных регуляторов напряжения в составе электропривода вентиляторов. Для этого нужно исследовать систему, состоящую из индукционного регулятора напряжения, электродвигателя и вентилятора, а также уточнить параметры отдельных элементов этой системы. Исследования по анализу и улучшению характеристик индукционных регуляторов проводились в научной школе ЧИМЭСХ (ЧГАУ, г. Челябинск) Чернопятовым Н.И., но для данного типа электропривода готовых схемных решений получено не было.

На основе проведенного анализа были сформулированы цель работы и задачи исследований.

Во второй главе проведен анализ методов исследования переходных процессов в асинхронных машинах. В машине электромагнитные и электромеханические процессы можно представить в рамках одной обобщенной электрической машины (ОЭМ). Управление ОЭМ т обмотками на статоре и п обмотками на роторе может быть представлено в матричной форме вида:

где \р\, [|я[|, |!/]|, |||//|| — субматрицы соответственно напряжений, сопротивлений, токов и потокосцеплений в т и и обмотках статора и ротора. Эти переменные раскладываются по осям координат в зависимости от числа фаз статора и ротора соответственно

й

(1)

г

(2)

С

где индексы $ и г означают принадлежность параметра к статору или ротору соответственно, а индекс Т— операцию транспонирования матрицы.

Теория ОЭМ позволяет учесть все многообразие фактов, влияющих на количественные и качественные показатели переходного процесса: насыщение магнитной цепи, вихревые токи, изменение частоты и величины напряжения питающей сети, большое количество обмоток статора и ротора, несимметрию и несинусоидальность напряжения сети, многополярность машины и т.д. При этом, принимая допущения, можно обеспечить требуемую точность полученных результатов. Выбор двух- или трехфазной системы координат определяется, как правило, требованиями к точности получаемых результатов переходного процесса в машинах, а также реальным числом фаз исследуемого объекта.

Для построения математической модели трехфазного ИР приведем ее к идеализированной машине. В модели машины имеются три фазные обмотки на

2л

статоре и три обмотки на роторе, фазы тех и других сдвинуты на — = 120°, как

Рисунок 1. - Пространственная энергетическая модель ИР в естественной

т

показано на рисунке 1.

системе координат

На этом рисунке имеются следующие обозначения: и*, и^ и—текущие

значения фазных напряжений обмотки статора; —текущие значения

фазных токов обмотки статора; И7*, Жд , IV:' — число витков фазы обмотки статора по осям А- В-С", ¡[, £ — текущие значения фазных токов обмотки ротора;^'', ¡У/, 1Усг — число витков фазы обмотки ротора по осям а-Ь-с.

Для упрощения дальнейшего анализа следует принять допущения: обмотки статора и ротора ИР симметричны, т.е. = =-- = ; Л'а = = Я[. = Яг и все они не зависят от частоты питающего напряжения; все индуктивности фаз статора и ротора (по отдельности) равны между собой и все возможные в машине взаимные индуктивности также равны между собой.

Тогда пространственная энергетическая модель с учетом автотрансформаторной связи обмоток статора и ротора, описывается следующей системой дифференциальных уравнений:

Г"лы = Я ¡л + У

7й в N = М'в + У ^СЛ' = *Чс + У

а

Л

¿Ус Л

- уита = Д'/Г-КЧ5А+Г^со*0 + Г^ 1а а Ш ' Л

- уигь = -НЧ^+у-^-сохв + у Ац/-В ' ь " в ' Л (II

- уигс = Яг/; - ЯЧ'с + г ^ см 6> + у ^ ' с с с (К ' ш

(3)

где у — параметр величины питающего напряжения;

5 $ 5

иА1У, Ищу, исдг — номинальные значения напряжений фаз статора; Мд ,игь, игс - напряжения фаз ротора;

У^В' У^С' Уа' Уь' ¥с —результирующие потокосцепления фаз обмоток статора и ротора;

0-угол между осями обмоток статора и ротора. С целью упрощения математической модели машины целесообразно было перейти к системе координат а- Р-у . Проведен дальнейший анализ модели с учетом действующего электромагнитного момента, создаваемого токами статора и ротора, а также введено обозначение М — взаимная индуктивность, принятая равной для магнитных связей между обмотками статора и ротора. В соответствии с преобразованной системой координат получена новая система уравнений, которая представит собой математическую модель электромагнитных переходных процессов ИР:

уи~ = \ К + ?£ — Уа+у\--\1 — 1'„ — А/ — I* + М\ — с---1»---г'

"I л)" Я 2 л11 2 \а" гл" 2МГ))

>■ (в' ( а 1 л -г 1 а -Л")

уи^ = Я + у11— („ + у - - А/ — - - М — I* + М — ---<'---('

' I Л)" г{ 2 Лг 2 <11 " [а" 2 М* 2 Л ))

уи\ = К ' — I* +г — М — — М — 1 д + М\ — ---('---/я

' I л)г \ 2 <иа г л" \лт 2ма гл")) ' (ОГ ¿'¿Хг о'-' А 1 Л ■< ^-.У)

-уи'„ = (*' + уИ % - + -1.Л/^ + -1-'; -

"V л;7 ^ I 2 Л ' 2 Л ° и; 2ЛГ (4)

' I Л)г ' \2 й(а 2 л" 7 2 л 01 2 л "))

Третья глава посвяшена статической и динамической реализации математической модели ИР. Для анализа процессов в ИР применялась теория обобщенного электромеханического преобразователя энергии (ОЭПЭ) с допущениями. На рисунке 2 приведена электрическая схема одной фазы ИР, построенной на базе автотрансформатора с вращающимся полем. Данная схема

представлена с учетом того, что разрабатывается трансформатор понижающего типа.

п

ш я*

4

Ег

I 1«

Ун

гн

Рисунок 2- Электрическая схема одной фазы ИР Система уравнений Кирхгофа для одной фазы ИР будет иметь следую-

щий вид:

и, = Ял, - Ял. + -—-

1 5 5 Си

сох <9 + —— Л

(5)

В результате была получена следующая система уравнений, которая может быть приведена к виду Коши:

+ -М + - М соь в)^ + (- М + -М сот в + '2 2 Л 2 2

+ 1Г + «,/Л. - ЯГ1Г - и шг ю/ = О

- М С05 0 ^ + (■- М сох в + I, см в + 1„ + 2 Л 2 ' Л

+ (К + ЮК 5=0

(6)

При этом имеем в виду, что напряжения на статоре и нагрузке имеют следующий вид:

(8)

. . _ di.

"i = U sin cot; ин = irRH +LH—¡- (7)

dt

После введения коэффициентов для сокращения объёма формул и приведения системы к виду Коши уравнения будут иметь вид:

<//г £,/¿2 +Á4&5 . АГ3АГ5 . А5 .. . ^

~ = ——--^—/j +-5-Usincot

dt к5 AjА^ Л2А5 AjА6

^ __ к2к5к7 -к\квк7 -к]к2к6 + к4к5к6 . к3к6

di к52к2 -к}к5кв ' к2къ-кхкь

+-—-Usincat

к2к5 - A]/f6

Значения коэффициентов:

13 3 1

А, = Z + -М+- McosO, к7=-М+- М cos6 + L. cos в,

1 s 2 2 2 2 2 '

3 1

къ = Rs, kA=Rr к5=- McosO, к6=- McosO+LT cosO+/,„, (9)

k1=RT + RH

Полученная система уравнений может быть решена с использованием метода Рунге-Кутта в специализированных программных обеспечениях. При этом, варьируя параметрами ИР, можно получить графики изменения интересующих нас функций. Для определения ударных токов необходимо учесть насыщение магнитной системы ИР. Определялось значение ударного тока при самом неблагоприятном моменте включения трансформатора. Для этого моделировались изменения магнитного потока и намагничивающего тока. Значения магнитного потока и напряжения на обмотке определяются следующими выражениями:

F = —Fa cosú)t + (Fa + Focm ) ■ (Ю)

F +F Г-Л

n 1 ЛЛИ1 I »

U = Faco- sin at--a--■ exp\

T i г

где: - амплитудное значение магнитного потока; Гнет - остаточный магнитный поток; х - постоянная времени =

В результате расчетов получены графики изменения магнитного потока и изменения ударного тока при включении ИР без нагрузки (рис. 3).

.86 586,

'М

1

| ;

1

1 1 . . _ !и 1 I 1 л и 1 .1,

Рисунок 3- Характер изменения ударного тока Полученные данные показывают, что через 0,257 с значение тока установится и будет равно 0,5 А, что меньше ударного - 86,6 А. Для динамической реализации модели была разработана структурная схема ИР в среде Ма11аЬ, которая представлена на рисунке 4. Данная модель позволяет контролировать токи и напряжения в цепях статора, ротора (рис.5). В качестве нагрузки индукционного регулятора используются активно-индуктивные цепи.

Рисунок 4.- Структурная модель для испытаний индукционного регулятора

'ШИШИ)

§1

1 С.'

Рисунок 5- График изменения тока в роторе в d q - координатах.

Анализ графиков переходных процессов показывает, что через 0,5 - 0,8 ее купды устанавливаются основные характеристики, и регулятор начинает рабо тать стабильно. Моделирование основных режимов подтвердило широким диапазон изменения выходного напряжения и сохранение устойчивой работы ИР.

Разработана модель системы, включающей индукционный регулятор асинхронный двигатель, вентилятор (рис.6). Вентиляторная нафузка задана лась соответствующей механической характеристикой.

^ Ои.

ЙН

тт_Ь

ОмЧ -1

олгМ

Ои0 -1

1*2 ОуМ -

Рисунок 6- Модель системы, включающей индукционный регулятор, асинхронный двигатель, вентилятор

При моделировании проводилось плавное уменьшение фазных напряжений с 220 до 110 В. Вид изменения угловой скорости и момента электродвигателя представлен на рисунке 7.

_1_

ттшшШМММ

А г

......г т"

2172 217Э

Рисунок 7- График переходных процессов изменения угловой скорости и момента электродвигателя вентилятора

Программой планирования эксперимента предусмотрено по полученным значениям целевых функций построение квадратичных моделей. Были рассчитаны значения коэффициентов полиномов каждой целевой функции и проведена оценка точности полиномиальных моделей. Максимальные расхождение этих величин составили для /'.^=5,47%, /",^=7,45%, Л/,й=б,33%,

1П =7,557%. Анализ полученных полиномиальных коэффициентов позволяет

произвести количественную и качественную оценку влияния выбранных параметров на динамические показатели ИР при изменениях этих параметров.

На основании выдвинутых требований к электроприводу вентиляторов в птичниках предлагается следующая принципиальная электрическая схема вентиляционной установки типа «Климат» с использованием серийно выпускаемого индукционного регулятора напряжения ИР-6 (рис.8).

Рисунок 8- Схема электрическая принципиальная вентиляционной установки с индукционным регулятором ИР-6

Разработаны рекомендации для составления схем электропривода вентиляторов на основе индукционных регуляторов напряжения. Использование индукционных регуляторов по сравнению с автотрансформаторами позволяет: производить плавную регулировку напряжения без разрыва тока, подавать напряжение на электродвигатели на 10% больше номинального даже при пониженном напряжении в сети. При использовании индукционных регуляторов напряжения серии ИР-6 необходимо производить расчет пускозащитной аппаратуры по значению ударных токов равных (40-50)1НОМ. Рекомендовано производить на время

пуска шунтирование контактов автоматического выключателя QF1 контактами пакетного выключателя QS1 с предохранителями FU1-FU3, у которых защитная характеристика позволяет пропустить ударные токи. В качестве устройства автоматизации работы по температуре в птичнике можно рекомендовать двухка-нальный ПИД-регулятор ОВЕН ТРМ-151РР, который позволяет создавать системы управления различного уровня сложности — от контуров локального регулирования до комплексных систем управления объектами, интегрирующимися в АСУ.

Для подтверждения основных теоретических положений и результатов моделирования были проведены экспериментальные исследования, включающие: изготовление макетного образца, проведение опытов холостого хода и короткого замыкания, получение внешней характеристики на различных уровнях выходного напряжения, построение кривой холостого хода, снятие угловой характеристики - зависимости величины выходного напряжения от угла поворота ротора относительно статора. В качестве измерительного комплекса использовался комплект К505. Активные сопротивления обмоток статора и ротора определены по методу амперметра и вольтметра. Макетный образец был изготовлен мощностью 1 кВА. Принципы подобия для асинхронных машин позволяют говорить об адекватности полученных результатов реальному образцу большей мощности.

Для исследований работы индукционного регулятора совместно с вентилятором была смонтирована установка, включающая вентилятор В05,6 (Q„=5500 м3/час, электродвигатель Д80В6П, Р„=0,37 кВт, 1„=1,4 А, п„=870 об/мин), индукционный регулятор, измерительные приборы (рис.9). В результате испытаний совместной работы ИР и вентилятора были получены зависимости частоты вращения от выходного напряжения регулятора n=f(Uob„) (рис.10), потребляемого тока, мощности вентилятора от подводимого напряжения. Испытания показали возможность увеличения напряжения на 10% от номинального значения - до 242 В, что невозможно получить с помощью тири-сторного регулятора или используя автотрансформатор типа АТ10. Такое по-

вышение напряжения необходимо при работе системы с длительными отклонениями напряжения, что часто бывает в сельской местности.

Рисунок 9 - Внешний вил лабораторной установки для исследования работы ин-дукцконного реп лятора с пениглятором ВО 5,6

14 'X

I Ршуиск 10 - Злиисимость частоты Вращении вентилятора ит подводимого напряжения ИР

В четвертой главе проведено определение эксплуатационных показателей базового й нового оборудований, а также экономическая опенка эффективности внедрения. В качестве базы сравнения принята установка для поддержания микроклимата «Климат», включающая станцию автоматического управления вентиляцией #Слимат-Т-МП-5» с тиристорным регулированием напряжения электродвигателей вентиляторов. В результате расчетов эксплуатационных показателей в птичнике на .50 гые. кур-песушек установлено: обшее количество потребленной электроэнергии новой установкой сократится на 10%, коэффициент готовности электропривода увеличится с 0,836 до 0,893. срок службы электродвигателей увеличится с 3.] года до 5.1 гола. Расчеты экономической эффективности инвестиций показали, что основной доход будет получен за счет снижения годового технологического ущерба, который находится на уровне 1 млн. руб.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

I. Получена математическая модель ИР. выраженная через его параметры:

активные И индуктивные сопротивления статора и ротора, естественные токи фаз по осям а - ¡3-у: угол 0 (угол между осями обмоток статора и ротора).

значения питающих напряжений. На основе выявленных параметров можно реализовать модель на ЭВМ с необходимой для инженерной практики точностью оценки электромагнитных и электромеханических переходных процессов в ИР при работе в составе электропривода вентиляторов.

2. Для статической реализации математической модели ИР была получена система уравнений, которая может быть решена с использованием метода Рун-ге-Кутта в специализированных программных пакетах. Это позволяет произвести коррекцию расчета токов отключения при выборе пускозащитной аппаратуры по значениям ударных токов. Произведено решение системы уравнений ИР для макетного трансформатора, включенного на холостой ход. Полученные данные показывают, что через 0,257 с значение тока установится и будет равно 0,5 А, то есть в 192 раза меньше ударного - 86,6 А. Учет этого факта важен при проектировании и эксплуатации трансформаторов.

З.Получена динамическая модель ИР в составе электропривода вентиляторов с возможностью отображения графиков изменения характеристик в зависимости от основных электрических параметров, что позволит определить необходимые параметры передаточных функций при составлении схем автоматизации. Анализ графиков переходных процессов показывает, что через 0,8 секунды устанавливаются основные характеристики, и регулятор начинает работать стабильно. С целью изучения поведения ИР в переходных режимах, оценки влияния отдельных параметров на важнейшие показатели, был применен метод планирования эксперимента. Расхождение между значением целевой функции, полученном в результате расчета по дифференциальным уравнениям системы, и значением, предсказанным аппроксимирующим выражением, не превышает 10%.

4.Испытания макетного образца ИР показали достаточную жесткость внешних характеристик, коэффициент полезного действия в номинальном режиме составил 0,84, характеристика холостого хода доказывает нормальный режим насыщения магнитопровода. Конструкционные особенности ИР защищены патентом на полезную модель №29624. Экспериментальные исследования совме-

стной работы ИР и вентилятора типа ВО показали удовлетворительную плавность регулирования. Установлен рекомендуемый диапазон регулирования напряжения, который составил 60 - 242 В, при этом частота вращения изменялась в интервале 450 - 920 об/мин.

5. Разработаны рекомендации для составления схем электропривода вентиляторов на основе индукционных регуляторов напряжения. Использование индукционных регуляторов по сравнению с автотрансформаторами позволяет: производить плавную регулировку напряжения без разрыва тока, подавать напряжение на электродвигатели на 10% больше номинального даже при пониженном напряжении в сети. При использовании индукционных регуляторов напряжения серии ИР-6 необходимо производить расчет пускозащитной аппаратуры по значению ударных токов, равных (40-50)1НОИ. В качестве устройства автоматики рекомендуется использование трех позиционного ПИД-регулятора ТРМ-151.

6.В системе «Климат» птичника на 30 тыс. кур-несушек произведено сравнение показателей эксплуатационной эффективности станции автоматического управления вентиляцией "Климат-Т-МП-5" с индукционным регулятором. Было установлено, что с новым устройством уменьшится годовое потребление электроэнергии на 4916 кВт-час, увеличится срок службы электродвигателей с 3,1 до 5,1 лет; увеличится коэффициент готовности электропривода вентиляции с 0,836 до 0,893. Чистый дисконтированный доход при уровне доходности 12% и уровне инфляции 14% будет равен 5,66 млн. руб. Разработана прикладная программа для расчета эффективности электрифицированных установок для сельскохозяйственного производства, защищенная свидетельством на программный продукт №2008612506.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1.111ипалов В.И. Разработка аксиального индукционного регулятора напряжения на принципе магнитного совмещения / М.Г. Гуйдалаев, Я.М. Кашин, В.И. Шипалов. //Сборник научных трудов 3 межвуз. научн.-техн. конф,- ЭМПЭ - 04. Т.2.- Краснодар, 2004. с. 132-135.

2. Шипалов В.И. Моделирование переходных процессов в аксиальном индукционном регуляторе / Б.Х. Гайтов, В.И. Шипалов, М.Г. Гуйдалаев. //Сборник научных трудов 3 межвуз. научн.-техн. конф,- ЭМПЭ - 04. Т.2.-Краснодар, 2004. с. 202-205.

3. Шипалов В.И. Моделирование переходного процесса в трансформаторе с учетом насыщения сердечника / В.И. Шипалов. //Сборник научных трудов 3 межвуз. научн.-техн. конф,- ЭМПЭ - 04. Т.2.- Краснодар, 2004. с. 206-208.

4. Шипалов В.И. Обоснование методики расчета аксиального индукционного регулятора / В.И. Шипалов.// Материалы 4-й южнороссиской научн. Конференции,- Краснодар: КВВАУЛ, 2005 г.- с. 191-192.

5. Пат. РФ №29624. Аксиальный многофазный трансформатор-фазорегулятор. Б.Х. Гайтов, Я.М. Кашин, Т.Б. Гайтова, В.И. Шипалов. Заявл. 03.03.2003. Опубл. 20.05.2003. Бюл.№14. Патентообладатель КубГТУ.

6. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2008612506. Расчет эффективности электрифицированной установки для сельскохозяйственного производства С.А. Чудин, В.В. Магеровский, C.B. Ось-кин, В.И. Шипалов, А.Ф. Кроневальд Заявка №2008611525, 9.04.08. Зарегистрировано в Реестре 21.05.08,

7. Шипапов В.И. Особенности электропривода вентиляционных установок в птичниках / C.B. Оськин, В.И. Шипалов,- Механизация и электрификация с.х. №6, 2008, с. 21-23.

8. Шипапов В.И.Переходные процессы в аксиальном индукционном регуляторе в электроприводе вентиляторов / C.B. Оськин, В.И. Шипалов.// Материалы 2-й международной научно-практической конференции. - Волгоград: ИПК ФГОУ ВПО ВГСХА «Нива», 2008,-С. 175-178.

9. Шипалов В.И. Переходные процессы в аксиальном индукционном регуляторе / C.B. Оськин, В.И. Шипапов,- Механизация и электрификация с.х. №11,2008, с. 34-35.

Подписано в печать 15.04.2009 г.

Бумага офсетная Печ. л. 1 Тираж 100 экз.

Формат 60x84 уи

Офсетная печать Заказ № 319

Отпечатано в типографии КубГАУ 350044, г. Краснодар, ул. Калинина, 13

ВВЕДЕНИЕ,.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ОЦЕНКА СПОСОБОВ

РЕГУЛИРОВАНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТИ ВЕНТИЛЯЦИОННЫХ УСТАНОВОК. И

1. Зооветеринарные требования к параметрам микроклимата в птицеводческих помещениях и современное вентиляционное оборудование

1.1. Приводные характеристики вентиляторов и оценка способов регулирования их производительности.

1.3. Общие сведения по индукционным регуляторам.

1.4. Выводы, цель работы и задачи исследований.

2. ВЫВОД ОСНОВНЫХ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ СООТНОШЕНИЙ В ИР. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ PIP

2.1. Анализ методов исследования переходных процессов в асинхронных машинах.

2.2. Построение математической модели ИР.

2.3. Выводы.

3. РЕАЛИЗАЦИЯ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ИР, АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК. РАЗРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИЙ, МЕТОДИКА И РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

3.1.Статическая реализация математической модели ИР.

3.2. Динамическая реализация математической модели ИР.

3.3. Разработка рекомендаций по составлению схемы электропривода, включающего индукционный регулятор. с 3.4. Результаты экспериментальных исследований ИР.

3.5. Выводы.

J 4.ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ ВНЕДРЕНИЯ

ИНДУКЦИОННОГО РЕГУЛЯТОРА В СИСТЕМЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ

МИКРОКЛАМАТА ПТИЧНИКА.

4.1 Определение эксплуатационных показателей базового и нового оборудований.

4.2. Экономическая эффективность инвестиций при внедрении ИР в птичнике.

4.3. Выводы.

В производстве продукции птицеводства Краснодарский край занимает значительный удельный вес в Южном федеральном округе. В 2004 году на его долю приходилось 30% производства скота и птицы в живой массе и яиц -31% [5]. К 2004 году в краснодарском крае существенно сократилось поголовье свиней ( на 34,2% к 1995 г.), овец и коз (65% к 1995 г), но поголовье птицы стабилизировалось и составляло около 17 млн. гол. Повысилась продуктивность птицы, так в 1995 г. средняя яйценоскость одной курицы несушки составляла 189 шт., то 2004 году — 284 шт. Анализ статистических данных показывает, что большинство видов продукции животноводства являются убыточными для Краснодарского края, за исключением, молока и молочных продуктов,,а также яиц. Это можно объяснить несколькими причинами: ценовой диспаритет, устаревшие технологии производства, низкая конкурентоспособность, слабая селекционно-племенная работа, низкая мотивация труда. Большое значение имеет, особенно для птицеводства, удельный вес производственных издержек в суммарных затратах, который сейчас достигает 65%. На современных птицефабриках вопросам снижения себестоимости продукции уделяют большое внимание и особенно снижению энергоемкости технологических процессов. В настоящее время основой эффективного развития птицеводства являются интенсивные и ресурсосберегающие технологии.

Многочисленными исследованиями установлено, что продуктивность животных и птицы на 50 - 55 % зависит от рациона кормления, на 20 - 25 % -от породы и уровня селекционно-племенной работы и на 20 - 30 % от параметров микроклимата [11, 55]. В соответствии с нормами технологического проектирования в птицеводческих помещениях необходимо поддерживать сравнительно жесткие параметры воздушной среды. В холодный период года в птичниках для взрослого поголовья температура должна быть, 16. 18 °С, при этом относительная влажность воздуха 60.70 %. Исследования и практика показывают, что даже кратковременные (2.4 ч) отключения или выход из строя системы вентиляции вызывают значительный экономический ущерб из-за резкого снижения продуктивности или даже гибели животных. Поэтому оборудование системы вентиляции должно иметь высокую надежность.

Для создания микроклимата применяют комплекты отопительного, вентиляционного, увлажнительного оборудования, а также приборы, обеспечивающие автоматическое поддержание заданных параметров. Для вентиляции и кондиционирования воздуха выпускались и выпускаются оборудование типа «Климат». В комплект этого оборудования входит от 8 до 24 осевых вентиляторов (ОВ). Осевые вентиляторы укомплектованы специальными трехфазными асинхронными электродвигателями с повышенным скольжением (АИРП 80А6,). В таких электродвигателях изменяется частота вращения в зависимости от подаваемого напряжения (от 70 до 380 В). В комплект универсального оборудования «Климат» входит устройство автоматического регулирования напряжения на зажимах электродвигателей вентиляторов контактного типа с автотрансформатором и станцией ШАП или бесконтактного типа со станцией «Климатика-1». При использовании автотрансформатора приводные электродвигатели имеют возможность регулирования скорости от 5:1 до 10:1 за счет изменения подводимого напряжения. Ступенчатое регулирование скорости позволяет изменять производительность вентиляторов в необходимом диапазоне. Преимуществом данной системы управления является синусоидальная форма напряжений подаваемых на электродвигатели вентиляторов. В качестве недостатка следует отметить низкую надежность силовой части схемы управления, так как имеется большое количество контактов магнитных пускателей, которые работают на индуктивную нагрузку и часто включаются. При такой работе возникает высокая вероятность отказа силовых контактов магнитных пускателей («заваривание» контактов или пропадание одной из фаз из-за износа контактов).

Применяется и бесконтактная станция управления'типа «Климатика-1», которая плавно регулирует частоту вращения вентиляторов в ручном и автоматическом режиме в зависимости от температуры в помещении. Регулировка частоты вращения производится путем изменения действующего значения подводимого напряжения к электродвигателям. Регулирование напряжения производится тиристорами, имеющими систему импульсно-фазового управления. Недостатком способа регулирования скорости вращения электродвигателей с помощью тиристоров является искажение формы напряжения, подаваемого статор, особенно при глубоком регулировании. Такое искажение приводит к увеличению потерь мощности в электрической машине и возникновению аварий электродвигателей.

Для автоматизации работы установок управления микроклиматом выпускаются различного рода микроконтроллеры. Так, например, контроллеры Stienen СВА-2006 предназначены для управления микроклиматом помещений таким образом, что всегда будет гарантировано правильное соотношение между отоплением и вентиляцией. Контроллеры регулируют положение приточных форточек в зависимости от потребности вентиляции, что постоянно обеспечивает правильное поступление свежего воздуха к птице. Такой s способ регулирования неэффективен с точки зрения энергосбережения.

В вентиляционных системах применяются также и многоскоростные электродвигатели. Переключение происходит ступенчато и с большим количеством коммутационных аппаратов и связан с дополнительной прокладкой проводов.

В последние годы наблюдается широкое внедрение преобразователей частоты тока. Однако стоимость их довольно высокая и необходимо оценить экономическую и эксплуатационную эффективность такого внедрения.

Существующее положение на птицефабриках, что связано с конкуренцией выходной продукции приводит к установлению новой оценки эффективности работы электрифицированного оборудования — по эксплуатационным показателям. К таким показателям для рассматриваемой технологии следует отнести: надежность, энергетические характеристики, экономическую эффективность.

Анализ эксплуатационных показателей устройств регулирования подачи воздуха и статистика отказов в системе микроклимата говорят о необходимости продолжения исследований по усовершенствованию существующего и разработки нового оборудования.

Применение асинхронных машин с заторможенным ротором очень ограничено, так как эксплуатационные характеристики их значительно хуже обычного трансформатора. Одно из таких применений является использование в качестве индукционного регулятора, который выполняется в виде трехфазного поворотного автотрансформатора. С помощью такого индукционного регулятора можно изменять уровень подаваемого напряжения к различным потребителям. Отдельные эксплуатационные характеристики индукционных регуляторов напряжения хуже, чем у обычных трансформаторов, что сдерживает широкое использование таких электромагнитных аппаратов.

Рабочая гипотеза. Улучшить эксплуатационные показатели вентиляционных систем птичников можно проведением дальнейших исследований работы индукционных регуляторов напряжения с их установкой в систему электропривода вентиляторов и разработкой соответствующих рекомендаций по выбору оборудования и его эксплуатации.

Целью диссертационной работы является: обоснование установки в электропривод вентиляторов индукционного регулятора напряжения и разработка рекомендаций по составлению соответствующих схемных решений с выбором оборудования для повышения эксплуатационной эффективности вентиляционных систем птичников.

Задачи исследований:

- разработать математическую модель индукционного регулятора напряжения (ИР);

- произвести статическую и динамическую реализацию математической модели ИР в системе электропривода вентиляторов с использованием современных программных продуктов и проанализировать основные характеристики;

- разработать рекомендации по составлению схем электропривода вентиляционных систем с использованием индукционных регуляторов напряжения;

- экспериментально подтвердить работоспособность ИР в электроприводе вентиляторов;

- определить экономическую эффективность повышения эксплуатационных показателей электропривода с индукционным регулятором при внедрении в птичнике.

Объектом исследований является электропривод вентиляторов в птичниках и способы регулирования производительности вентиляционной системы.

Предметом исследований являются показатели эксплуатационной эффективности электропривода вентиляторов с индукционным регулятором напряжения.

Методика исследований базировалась на математическом моделировании электрических машин, компьютерном моделировании, натурном эксперименте, статистической обработке и графической интерпретации полученных данных.

Научная новина работы:

- разработана математическая модель индукционного регулятора напряжения, позволяющая провести реализацию модели на ЭВМ с необходимой для инженерной практики точности оценки электромагнитных и электромеханических переходных процессов в ИР при работе в составе электропривода вентиляторов;

- для статической реализации математической модели ИР была получена система уравнений для решения в специализированных программных обеспечениях, позволяющая определить значения ударных токов, что необходимо учитывать при выборе пускозащитной аппаратуры;

- получена динамическая модель ИР в составе электропривода вентиляторов, с возможностью отображения графиков изменения характеристик в зависимости от основных электрических параметров, что позволит определить необходимые параметры передаточных функций при составлении схем автоматизации.

Практическая ценность результатов исследований:

- разработана прикладная программа для расчета эффективности электрифицированных установок для сельскохозяйственного производства, защищенная свидетельством на программный продукт №2008612506;

- разработаны рекомендации по составлению схем электропривода вентиляторов, включающих индукционные регуляторы напряжения, что позволяет эффективно эксплуатировать такую электроустановку.

- сконструирован индукционный регулятор напряжения, который может быть использован для регулирования угловой скорости электродвигателей вентиляционных установок. Конструкционные особенности индукционного регулятора защищены патентом на полезную модель №29624.

На защиту выносятся следующие положения:

- математическая модель индукционного регулятора напряжения, выраженная через параметры: активные и индуктивные сопротивления?статора и ротора, естественные токи фаз по осям а — /3 — у; угол 0 (угол между осями обмоток статора и ротора), входное напряжение;

- система уравнений для статической реализации модели ИР, позволяющая произвести коррекцию выбора пускозащитной аппаратуры по значениям ударных токов;

- динамическая модель ИР для анализа влияния электрических параметров на выходное напряжение регулятора и работу электродвигателя вентилятора;

- результаты испытаний электропривода вентилятора на основе индукционного регулятора напряжения;

- рекомендации по составлению схем электропривода вентиляционных систем с использованием индукционных регуляторов напряжения;

- результаты сравнения показателей эксплуатационной эффективности станции автоматического управления вентиляцией "Климат-Т-МП-5" тиристорное регулирование напряжения электродвигателей вентиляторов) с индукционным регулятором.

Реализация и внедрение результатов исследований. Техническое предложение по индукционному регулятору передано в конструкторское бюро ЗАО «ТЕХНО» для разработки конструкторской документации и создания опытной партии. Индукционный регулятор установлен в системе микроклимата в ООО « Птицефабрика Полтавская-1» Красноармейского района Краснодарского края. Результаты математического и компьютерного моделирования используются в учебном процессе Кубанского ГАУ.

Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и обсуждались на:

-3-й межвузовской научно-технической конференции - ЭМПЭ — 04 (Краснодар, 2004);

- 4-й южнороссиской научной конференции КВВАУЛ (Краснодар, 2005 г);

- 2-й международной научно-практической конференции ВГСХА (Волгоград, 2008);

- научно-практической конференции СтавГАУ (г. Ставрополь, 2008 г.). -научно-практических конференциях КубГАУ (г. Краснодар, 2007, 2008 г.).

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Получена математическая модель ИР выражена через его параметры: активные и индуктивные сопротивления статора и ротора, естественные токи фаз по осям a-J3-у, угол 0 (угол между осями обмоток статора и ротора), которая также связана с величиной питающих напряжений, что позволяет провести реализацию модели на ЭВМ с необходимой для инженерной практики точности оценки электромагнитных и электромеханических переходных процессов в ИР при работе в составе электропривода вентиляторов.

2. Для- статической реализации математической модели ИР была полученная система уравнений, которая может быть решена с использованием метода Рунге-Кутта в специализированных программных обеспечениях. Это позволяет произвести коррекцию расчета токов отключения при выборе пус-козащитной аппаратуры по значениям ударных токов. Произведено решение системы уравнений ИР для макетного трансформатора, включенного на холостой ход. Полученные данные показывают, что через 0,257 с значение тока уменьшится с 0,5 А, до 86,6 А. Учет этого факта важен при проектировании и эксплуатации трансформаторов.

3.Получена динамическая модель ИР в составе электропривода вентиляторов, с возможностью отображения графиков изменения характеристик в зависимости от основных электрических параметров, что позволит определить необходимые параметры передаточных функций при составлении схем автоматизации. Анализ графиков переходных процессов показывает, что через 0,8 секунды устанавливаются основные характеристики и регулятор начинает работать стабильно. С целью изучения поведения ИР в переходных режимах, оценки влияния отдельных параметров на важнейшие показатели, был применен метод планирования эксперимента. Расхождение между значением целевой функции, полученном в. результате расчета по дифференциальным уравнениям системы и значением, предсказанным аппроксимирующим выражением не превышает 10%.

4.Испытания макетного образца ИР показали достаточную жесткость внешних характеристик, коэффициент полезного действия в номинальном режиме составил 0,84, характеристика холостого хода доказывает нормальный режим насыщения магнитопровода. Конструкционные особенности ИР защищены патентом на полезную модель №29624. Экспериментальные исследования совместной работы ИР и вентилятора типа ВО показали удовлетворительную плавность регулирования. Установлен рекомендуемый диапазон регулирования напряжения, который составил 60 — 242 В, при этом частота вращения изменялась в интервале 450 - 920 об/мин.

5. Разработаны рекомендации для составления схем электропривода вентиляторов на основе индукционных регуляторов напряжения. Использование индукционных регуляторов по сравнению с автотрансформаторами позволяет: производить плавную регулировку напряжения без разрыва тока, подавать напряжение на электродвигатели на 10% больше номинального даже при пониженном напряжении в сети. При использовании индукционных регуляторов напряжения серии ИР-6 необходимо производить расчет пускозащитной аппаратуры по значению ударных токов равных (40-50)1НОМ. В качестве устройства автоматики рекомендуется использование 3-х позиционного ПИД-регулятора. ТРМ-151.

6.В системе «Климат» птичника на 30 тыс. кур-несушек произведено сравнение показателей эксплуатационной эффективности станции автоматического управления вентиляцией "Климат-Т-МП-5" с индукционным регулятором. Было установлено, что с новым устройством уменьшится годовое потребление электроэнергии на 4916 кВт-час, увеличится срок службы электродвигателей с 3,1 до 5,1 лет; увеличится коэффициент готовности электропривода вентиляции с 0,836 до 0,893. Чистый дисконтированный доход при уровне доходности 12% и уровне инфляции 14% будет равен 5,66 млн. руб. Разработана прикладная программа для расчета эффективности электрифицированных установок для сельскохозяйственного производства, защищенная свидетельством на программный продукт №2008612506.

1. Айвазян С.А. Прикладная статистика: Основы моделирования и первичная обработка данных.Справочное изд. / С.А. Айвазян, И.С.Енюков, Л.Д.Мешалкин -М.: Финансы и статистика, 1983. - 471 с.

2. Алиевский Б.Л. Специальные электрические машины. Источники и преобразователи энергии./Б.Л. Алиевский, А.И. Бертиков, Д.А.Бут, С.Р. Ми-зюрин.- М.: Энергоатомиздат, 1993. Кн. 1.-320 е., Кн.2- 386 с.

3. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию / И.И. Алиев — М.: Высшая школа. 2002. — 225 е.: ил.

4. Асинхронные двигатели серии 4А: Справочник / А.Э. Кравчик, М.М. Шлаф, В.И. Афонин и др. М.: Энергоиздат, 1982. - 504 е.: ил.

5. Артемова Е.И. Современные тенденции развития животноводства в Краснодарском крае./Труды КубГАУ. Выпуск №1.- Краснодар,2006.-364 с.

6. Барзилович Е.Ю. Модели технического обслуживания сложных систем / Е.Ю. Барзилович М.: Высш.школа, 1982. - 231 с.

7. Басовский Л.Е. Теория экономического анализа / Л.Е. Басовский. — М.: Инфра, 2002. 222 е.: ил.

8. Бодин А.П. Электрооборудование для сельского хозяйства / А.П. Бо-дин, Ф.И. Московкин М.: Россельхозиздат, 1981. - 303 с.

9. Борисов Ю.С. Оценка технологического ущерба от отказов электрооборудования на животноводческих предприятиях. / Ю.С. Борисов, Р.Е. Же-мойдо // Эксплуатация и электробезопасность в сельскохозяйственном производстве. Том 72. М.: ВИЭСХ. - 1989. - С. 23-29.

10. Борисов Ю.С. Методические рекомендации по экономической оценке ущербов, наносимых сельскохозяйственному производству отказами электрооборудования / Ю.С. Борисов, Н.Н. Сыры., В.Г. Левашов. М.: ВИЭСХ, 1987.

11. П.Бородин И.Ф., Судник Ю.А. Автоматизация технологических процессов,- М.: КолосС, 2004.-344 е.: ил.- (Учебники и учеб. Пособия для студентов высш. Учеб. Заведений).

12. Бородин И. Ф., Недилько Н. М. Автоматизация производственных процессов. М.: Агропромиздат, 1986. — 327с.

13. Бородин И.Ф. Проблемы автоматизации сельскохозяйственного производства / И.Ф. Бородин //Автоматизация производственных процессов в сельском хозяйстве: Тез. докл. Междунар.научн.-техн.конф. 13-15 марта 1995 г. -Углич, 1995. С.3-6.

14. Брускин Д.Э. и др. Электрические машины и микромашины: Учеб. Для электротехн. спец. вузов / Д.Э. Брускин, А.Е. Зорохович, B.C. Хвостов.-3-е изд., перераб. и доп.- М.: Высшая школа, 1990.-528 с.

15. Богатырев Н.И. Схемы статорных обмоток, параметры и характеристики, электрических машин переменного тока: монография./ Н.И. Богатырев, В.Н. Ванурин, О.В. Вронский; под. ред.В.Н. Ванурина:- Краснодар, 2007.-301 с.

16. Буторин В.А. Прогнозирование ресурса подшипниковых узлов электродвигателей по результатам стендовых испытаний (на примере их работы в условиях животноводческих ферм). Дис.канд.техн.наук. Челябинск, 1980.

17. Ванурин В.Н. Статорные обмотки асинхронных электродвигателей./ В.Н. Ванурин.- Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2001.-200 с.

18. Ванурин В.Н. Электрические машины.- М.: Колос,1995.- 256 с.

19. Ванурин В.Н., Схемы статорных обмоток асинхронных двигателей и генераторов: учебно-методическое пособие для самостоятельной работы./ Н.И. Богатырев, О.В. Вронский, Г.М. Оськина, В.Н.Темников.// КубГАУ.-Краснодар, 2003.- 132 с.

20. Ванурин В.Н., Джанибеков К.А-А. Рациональные схемы обмоток многоскоростных электродвигателей.- Ростов-на-Дону: РГСУ, 2002.- 48 с.

21. Ванурин В.Н Результаты исследований трехфазно-двухфазной машины / В.Н. Ванурин, А.А. Емелин, А.Д. Бабаев // Перспективное машинно-технологическое обеспечение агро-инженерной системы. — Ростов-на-Дону: ООО "Тера", 2004. 208 е.: ил.

22. Водянников В.Т. Экономическая оценка энергетики АПК: Учебное пособие для студентов вузов. М.: ИКФ «ЭКМОС», 2002. -304 с.

23. Воронин Е.А. Обеспечение надежности электрооборудования в сельском хозяйстве: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук. — М.: 1996.-38 е.: ил.

24. Гайтов Б.Х., Кашин Я.М'. Индукционные регуляторы с аксиальным магнитопроводом./Современные компьютерные технологии обучения. Материалы 2-й научно-методической межвузовской конференции.-Краснодар, КВВАУ, 1998.- 51 с.

25. Гайтов Б.Х., Кашин Я.М. Разработка конструкции и энергетические соотношения в аксиальном фазорегуляторе./Современные компьютерные технологии обучения. Материалы 2-й научно-методической межвузовской конференции.-Краснодар, КВВАУ, 1998.-51 с.

26. Гайтов Б. X., Семенко JI. П. Построение механической и скоростной характеристик асинхронного двигателя с массивным ротором. — Электричество, 1981, №11, с. 55 -57.

27. Гайтов Б. X., Семенко JI. П. Механические и скоростные характеристики асинхронного двигателя с массивным ротором при частотном управлении. Электричество, 1982, №8, с. 54 - 56.

28. Гайтов Б. X., Пахомов С. В. Схема замещения и основные соотношения в аксиальном электроприводе сепаратора при частотном управлении. В межвузовском сб. научных трудов КВАИ. Вып. 6. - Краснодар, 2002, с. 138142.

29. Гайтов Б. X. Управляемые асинхронные электродвигатели с массивным многофункциональным ротором. Дис. . докт. техн. наук. — Краснодар, 1982.-386с.

30. ГОСТ 27.310-95. Надежность в технике. Анализ видов, последствий и критичности отказов. Основные положения. Минск: Изд-во стандартов, 1996. - УДК 62-192.001.4:006.354. Группа-Т51.

31. ГОСТ 27.301-95. Надежность в технике. Расчет надежности. Основные положения. Минск: Изд-во стандартов, 1996. - УДК 62-192.001. 24:006.354. Группа Т51.

32. Грундулис А.О. Защита электродвигателей в сельском хозяйстве / А.О. Грундулис-М.: Колос, 1982. 104 е.: ил.

33. Гуйдалаев М.Г. Совершенствование системы электроснабжения летательных аппаратов на основе разработки аксиальных электромагнитных преобразователей энергии. Автореферат дис. На соикание уч. степени канд. техн. наук. Краснодар., 2007, 24 с.

34. Данилов В.Н. Защита электродвигателей. В.Н. Данилов. Монография. Челябинск: РИОЧГАУ, 1995.- 155 с.

35. Данилов В.Н. Повышение эксплуатационной надежности электродвигателей, используемых в сельскохозяйственном производстве, электронными средствами защиты: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук. — Челябинск, 1990.

36. Домбровский В. В., Хуторецкий Г. М. Основы проектирования электрических машин переменного тока. — JL: Энергия, 1974. — 504 с.

37. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем / Г.В. Дружинин — М.: Энергоатомиздат. 1986 - 480 е.: ил.

38. Елистратов П.С. Автоматизированный электропривод сельскохозяйственных машин.- Мн.: Ураджай, 1982.-192 с.

39. Ермолов JI.C. Основы надежности сельскохозяйственной техники / Л.С.Ермолов, В.М.Кряжков, В.Е.Черкун (2-е изд.,перераб. И доп.) М.: Колос, 1982.-271 с.

40. Ерошенко Г.П. Повышение эффективности' эксплуатации электрооборудования в сельском хозяйстве: Автореф. дис. на соиск. учен. степ, докт. техн. наук. Саратов, 1983.

41. Ерошенко Г.П! Эксплуатация энергооборудования сельскохозяйственных предприятий / Г.П: Ерошенко, Ю.А. Медведько, М.А. Таранов — Ростов на Дону: ООО "Терра", НПК "Гефест". 2001. - 592 е.: ил.

42. Ерошенко Г.П. Эксплуатационные свойства электрооборудования / Г.П. Ерошенко Изд-во Сарат.ун-та, 1983. - 180 с.

43. Игнатов В.А., Вильданов К.Я: Торцевые асинхронные электродвигатели интегрального изготовления.- М.: Энергоатомиздат, 1988,-304 с.

44. Ивоботенко Б. А. Ильинский Н. Ф., Копылов И. П. Планирование эксперимента в электромеханике. М.: Энергия, 1975. - 185с.

45. Кабдин Н. Е. Повышение эксплуатационной надежности электродвигателей, эксплуатирующихся в сельскохозяйственном производстве: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук Москва, 2002.

46. Кобозев В.А. Основы энергосбережения в асинхронном электроприводе. Ставрополь, 1999.-106 с.

47. Копылов И. П. Электромеханические преобразователи энергии. -М.: Энергия, 1973. -400 с.

48. Копылов И. П. Математическое моделирование электрических машин. -М.: Высш. шк., 1987. -248 с.

49. Копылов И. П., Мамедов Ф. А., Беспалов В. Я. Математическое моделирование асинхронных машин. -М/. Энергия, 1969. -95 с.

50. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин.- М.: Высшая школа, 2001.-327 с.

51. Мусин A.M. Направление развития электропривода сельскохозяйственных машин / Мусин A.M., Якименко А.П- // Механизация и электрификация сельского хозяйства. N3. - 1983. - С.19.

52. Оськин С.В; Комбинированный способ коммутации обмоток многоскоростных двигателей ./С .В. Оськин, Д;П.харченко.// Научн. Обеспечение АПК: Мат-лы 1-й всерос. научн.-практ.коф. молод. Ученых. Краснодар: Куб-ГАУ, 2007.-С.337-338.

53. Оськин С.В. Методы и средства повышения эксплуатационной эффективности асинхронных нерегулируемых электроприводов: Дисс. д-ра техн. наук.- Челябинск, 1998.- 283 с.

54. Оськин С.В. Экономическое обоснование организационно-технических мероприятий в курсовых и дипломных проектах. // С.В. Оськин, В.Я. Хорольский, О.А.Гончарова, А.И. Вандтке. Учебное пособие. Краснодар: Изд-во КГАУ, 2008.-108 с.

55. Оськин С.В. Методы и средства повышения эксплуатационной эффективности асинхронных нерегулируемых электроприводов / С.В. Оськин. // Автореферат дис.докт. Техн. Наук. Челябинск, 1998.-46 с.

56. Оськин С.В. К вопросу о надежности сельскохозяйственного оборудования./ С.В. Оськин, А.Г. Заволженский, А.В. Чепелев, Е.В. Пантелеев.//

57. Корн Г. Справочник по математике / Г.Корн, Т.Корн Для научных работников. М.: Наука, 1973. - 832 с.

58. Коротков Е.Н. Вентиляция животноводческих помещений.- М.: Агро-промиздат, 1987.-111 с.

59. Коршунов А.П. Об оценке эффективности техники в условиях недостоверности исходной информации // Техника в сельском хозяйстве — 1998. -№5. С. 12-15.

60. Коршунов А.П., Мусин A.M. О методике технико-экономического обоснования инженерных решений // Техника в сельском хозяйстве — 2001. — №3. -С. 23-25.

61. Котельнец Н.Ф., Кузнецов H.JI. Испытания и надежность электрических машин. — М.: Высшая школа, 1998.

62. Кравченко В.Г. Реструктуризация производства в АПК Краснодарского края.- Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2002, №8, с.12-15.

63. Кривицкий С.О., Эпинштейн И.И. динамика частотно-регулируемого электропривода с автономными инверторами.- М.: Энергия, 1970.-149 с.

64. Липсиц И.В., Коссов В.В. Экономический анализ реальных инвестиций: Учебник. 2-е изд., доп. и перераб. - М.: Экономист, 2003.

65. Мартыненко И.И. Влияние режимов работы на эксплуатационную надёжность электродвигателей / И.И. Мартыненко, Н.А. Корчемный., В.П. Машевский // Механизация и электрификация сельского хозяйства. N9. -М.: 1981.- С.29-31.

66. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. -М.: Минсельхозпром России, 1998.-200 с.

67. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования. М.: Экономика, 1994.

68. Мусин А. М. Электропривод сельскохозяйственных машин и агрегатов. -М.: Агропромиздат, 1985. -239 с.

69. Оськин С.В. Повышение надежности электроприводов в сельском хозяйстве./ С.В. Оськин, И.А. Переверзев, А.Ф. Кроневальд.// Механизация и электрификация сельского хозяйства. — М.: 2008, №1., с.20-21.

70. Оськин С.В. Определение надежности электроприводов по статистическим данным об отказах./С.В. Оськин, А.Ф. Кроневальд, А.И. Вандтке, А.С. Оськин.// Механизация и электрификация сельского хозяйства. М.: 2008, №7., с.26-27.

71. Пат. РФ №2139586. Многофазный трансформатор-фазорегулятор. /Гайтов Б.Х, Кашин Я.М., Сингаевский Н.А., Жуков Ф.И., Исик С.Н. БИ №28, 1999.

72. Пат. РФ №29624. Аксиальный многофазный трансформатор-фазорегулятор. Б.Х. Гайтов, Я.М. Кашин, Т.Б. Гайтова, В.И. Шипалов. Заявл. 03.03.2003. Опубл. 20.05.2003. Бюл.№14. Патентообладатель КубГТУ

73. Пахомов А.И.Диагностика асинхронных двигателей в сельскохозяйственном производстве./А.И. Пахомов.- «Крон», Краснодар: 2008.-242 с.

74. Петров Г.А. Обоснование периодичности ТО и ремонтов электродвигателей с учетом их эксплуатационной надежности. Дис.канд. техн.наук.-Челябинск, 1983.

75. Петров В.М. Эксплуатация асинхронных двигателей в условиях сельскохозяйственного производства / Петров В.М. //Электротехника.- N9. 1980. . С.47 -48.

76. Пястолова И.А. Анализ потока отказов электродвигателей в сельском хозяйстве / Пястолова И.А., Тлеуов А.Х // Повышение надежности работы электроустановок в сельском хозяйстве. Научн.труды ЧИМЭСХ, Челябинск, 1986.-С.63.

77. Пястолов А.А. Вопросы надежности и' совершенствования электрооборудования в сельском хозяйстве / Пястолов А.А. // Труды ЧИМЭСХ. Вып.67, 1972. -С. 10-12.

78. Пястолов А.А. Проблемы электрификации сельских электроустановок / Пястолов А.А., Ерошенко Г.П. // Механизация электрификация сельского хозяйства. N6. - 1983. - С.25-26.

79. Пястолов А.А. Новый этап сельской электрификации / Пястолов А.А., Ерошенко Г.П. // Механизация и электрификация сельского хозяйства. -N11. 1987. - С.10-12.

80. Русан В.И. Режимы работы и эксплуатационная надежность электродвигателей серии 4А в сельском хозяйстве / Русан В.И., Горелик Е.З., Мои-сейчик В.А // Электротехническая промышленность (Сер."Электрические машины").-N11(117). 1980.- С.14.

81. Сипайлов Г. A., JIooc А. В. Математическое моделирование электрических машин. -М: Высшая школа, 1980-176 с.

82. Славин P.M. Методические основы расчета технологического экономического эффекта / Славин P.M. // Механизация и электрификация сельского хозяйства.- N1. 1980. - С.6-10.

83. Сомов И.Я. Повышение эффективности защиты асинхронных двигателей сельскохозяйственных электроустановок от ненормальных и аварийных режимов работы: Автореф. дис. на соиск. учен. степ. докт. техн. наук. Волгоград, 2005 — 35 е.: ил.

84. Старик Д.Э. Как рассчитать эффективность инвестиций. -М.: Финста-тинформ, 1996.-93 с.

85. Стрижков И. Г., Пястолов А. А.,. Расчет цепей с асинхронными электродвигателями/Техника в сельском хозяйстве, 1993, №4, с. 22-23.

86. Сырых Н.Н. Эксплуатация сельских электроустановок / Н.Н. Сырых. — М.: Агропромиздат, 1986. 58 е.: ил.

87. Сырых Н.Н., Некрасов А.И. и др. Анализ неполнофазного режима работы асинхронного электродвигателя. // Техника в сельском хозяйстве. — 2002.- №2.- С. 8-13.

88. Трухан Д.А. Взаимосвязанный частотно-управляемый электропривод технологической линии скрутки и бронирования кабеля. Диссетртация на соиск. Уч. Степени канд. Техн. Наук. Краснодар., 2004.-188 с.

89. Фоменков А.П. Электропривод сельскохозяйственных машин, агрегатов и поточных линий / Фоменков А.П. М.: Колос, 1984.

90. Харченко Д.П. Реализация бесконтактной схемы коммутации обмоток многоскоростного электродвигателя.// Д.П. Харченко.//Труды КубГАУ, вып.№1(5), 2007, С.183-186.

91. Харченко Д.П. система вентиляции птичника с использованием многоскоростных двигателей./ Д.П. Харченко //Материалы 5-й Всерос. На-учн. Конференции. Сборник материалов.- Краснодар :КВВАУЛ, 2007.- С.221-225.

92. Цупак Ф.В.Электропривод сельскохозяйственных центробежных насосов и вентиляторов./Учебн. пособие.-Ленинград: ЛСХИД983.- 48с.

93. Шенк X. Теория инженерного эксперимента / Шенк X. М.: Мир, 1972. -312 с.

94. Шипалов В.И. Разработка аксиального индукционного регулятора напряжения на принципе магнитного совмещения / М.Г. Гуйдалаев, Я.М. Кашин, В.И. Шипалов. //Сборник научных трудов 3 межвуз. научн.-техн. конф.- ЭМПЭ 04. Т.2.- Краснодар, 2004. с. 132-135.

95. Шипалов В.И. Моделирование переходных процессов в аксиальном индукционном регуляторе / Б.Х. Гайтов, В.И. Шипалов, М.Г. Гуйдалаев. //Сборник научных трудов 3 межвуз. научн.-техн. конф.- ЭМПЭ — 04. Т.2.-Краснодар, 2004. с. 202-205.

96. Шипалов В.И. Моделирование переходного процесса в трансформаторе с учетом насыщения сердечника / В.И. Шипалов. //Сборник научных трудов 3 межвуз. научн.-техн. конф.- ЭМПЭ 04. Т.2.- Краснодар, 2004. с. 206-208.

97. Шипалов'В.И. Обоснование методики расчета аксиального индукционного регулятора / В.И. Шипалов.// Материалы 4-й южнороссиской научн. Конференции.- Краснодар: КВВАУЛ, 2005 г.- с.191-192.

98. Шипалов В.И. Особенности электропривода вентиляционных установок в птичниках / С.В. Оськин, В.И. Шипалов.- Механизация и электрификация с.х. №6, 2008, с. 21-23.

99. Шипалов В.И.Переходные процессы в аксиальном индукционном регуляторе в электроприводе вентиляторов / С.В. Оськин, В.И. Шипалов.// Материалы 2-й международной научно-практической конференции. Волгоград: ИПК ФГОУ ВПО ВГСХА «Нива», 2008.- С. 175-178.

100. Юндин М.А.Токовые защиты электрооборудования / М.А. Юн-дин// Учебное пособие.- Зерноград: РИО ВПО АЧГАА, 2004.-212 с.

101. Moderne Mebtechnick fur elekrische Maschinen und Gerate. Stob-spannungs prufung an Elektromotoren // Elek. Mach. 1990. - № 9 - S.5.

102. Amft D.,Hadrich D.Zur Frage einer von der Betriebsfuhrung ab-hangigen Lebensdauerbewertung der Wieklungen elektrischer Betriebsmittel.-"31 int.wiss.Kollog.Jlmenau,1986,Heft 2.Vortragsr. A4,A5,A6":Ilmenau,1986,s.219.

103. Smit J.W.R.Some advance in electrical diagnostic testing of generators and large A.C.motors//"Proc.l7 th Elec.Electron. Insul.Conf.Boston,Sept.,30-C)ct 3.1985.-New York.1985.-p.297-301.

104. Siegenthaltr Krs,Gautehi Max.Uberwachungsystem fur rotierende elekrische Maschinen.-"Brown Boveri Techn.",1985,72,N2, s.69.1.и