авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |

ЭЛЕКТРОТЕПЛОСНАБЖЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ОБЪЕКТОВ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЭЛЕКТРОНАГРЕВАТЕЛЕЙ И РЕЗИСТОРОВ ИЗ КОМПОЗИЦИОННЫХ

-- [ Страница 5 ] --

Рисунок 13 – Целепоглощающая нижестоящая система технологии изготовления резистивных устройств из композиционных материалов [13-14]

Неоднородность структуры РКМ является причиной, обуславливающей электротепловой вид отказа композиционных изделий. В этой связи выявление дефектов структуры может быть положено в основу прогнозирования надёжности работы изделий на стадии изготовления. Для контроля неоднород­ности структуры композиционных материалов разработан ряд эксперимен­тальных методов, в том числе применение ультразвуковых приборов и уст­ройств, основанных на резонансных методах измерения. Однако они имеют недостатки, связанные с малой разрешающей способностью и тем, что изме­нение параметра (плотности материала) часто лежит в пределах ошибки из­мерения прибора. В некоторых случаях для проведения контроля плотности необходимо выпиливать из изделий образцы строго определенной формы.

В работе применены новые прогрессивные методы исследования резистивных композиционных материалов на основе силикатных и полимерных связок с использованием высокоэффективного метода радиационного контроля – промышленной рентгеновской вычислительной томографии (ПРТВ), где сочетаются информационные возможности рентгеновского излучения с достижениями вычислительной математики и цифровой техники в решении обратной задачи интроскопии [4, 16, 17]. Метод ПРТВ при контроле объёмной структуры электротехнических материалов является наиболее эффективным в неразрушающем контроле. С помощью рентгеновского томографа были исследованы распределения относительной плотности РКМ на резистивных элементах высотой и диаметром 0,05 м, которые позволяют количественно оценить, в процентах, изменение плотности материала по объёму элементов. Установленные закономерности распределения плотности позволяют, во-первых, объяснить причины отказа резисторов в приповерхностной зоне, во-вторых, наметить пути совершенствования внутренней структуры РКМ технологическими методами [17, 56].

Действительно, повышенная плотность электропроводного компонента в приповерхностной зоне способствует образованию каналов повышенной проводимости, что при воздействии электрического поля приводит к развитию теплового пробоя в этой зоне. Качественные картины распределения плотности электропроводной фазы РКМ при отсутствии металлических включений возможно получить на магниторезонансных томографах [13-14].

В тепловых методах неразрушающего контроля (ТНК) используется тепловая энергия, распространяющаяся в изделии, например, при протекании электрического тока в электронагревателях. Основной характеристикой температурного поля, являющейся индикатором дефективности, служит величина локального перепада температуры. Топология поля и его величина в градусах являются функцией различных технологических факторов. Определение температурного поля произведено на специальных стендах, с применением различных типов тепловизоров. Наличие значительных локальных превышений температуры свидетельствовало о технологических недоработках в изделиях из PКМ.



Для обнаружения дефектов и внутренней пористости в изделиях из РКМ широко применяются также ультразвуковые технологии. Для исключения наружной пористости резисторов под воздействием ультразвука производят пропитку их поверхности электроизоляционными жидкостями.

В шестой главе рассмотрено применение электронагревателей и резисторов из РКМ на сельскохозяйственных объектах и технико-экономическое обоснование.

Одной из важных особенностей объёмных резисторов цилиндрического и пластинчатого типов является их нагрев за время действия напряжения до 3,0 с и затем длительное остывание до температуры окружающего воздуха. Это позволяет использовать их в энергетических установках в качестве мощных баластных резисторов, шунтов высоковольтных воздушных выключателей, например, класса напряжений от 0,4 до 110 кВ, связанных с коммутациями в сельских линиях электропередачи, в высоковольтных выключателях, на установках поперечной ёмкостной компенсации [13-15,18].

Повышение надёжности работы электротехнического оборудования электрических подстанций целесообразно обеспечивать заземлением нейтрали трансформаторов и автотрансформаторов. Ограничение токов однофазного короткого замыкания (К.З.) на электрических подстанциях обеспечивают частичным заземлением нейтрали трансформаторов через резисторную установку. Увеличение до 2-х раз отключающей способности высоковольтных воздушных выключателей типа ВВН достигают установкой при модернизации шунтирующих бетэловых резисторов. Бетэловые резисторы успешно применяются в схемах высоковольтных генераторов импульсных напряжений (ГИН) и генераторов импульсных токов (ГИТ), для заземления нейтрали электрических сетей от 6 до 35кВ [13-15,23].

Для изменения конструкции реакторов в сельских электрических сетях, перспективным является использование магнитопроводов из композиций с силикатными и полимерными связками – магнитобетэла, что позволяет:

– создать токоограничивающие реакторы с уменьшенным, по сравнению с применяемыми в настоящее время бетонными, расходом обмоточных материалов до 50% при одновременном сокращении габаритов изделия до 60%;

– меняя оснастку, изготавливать магнитопроводы любой конфигурации [3, 13, 21].

Технология изготовления изделий из РКМ предусматривает наличие на них электроизоляционных материалов в виде эмалей, стеклонитей или слоя электроизоляционного бетона [16, 17, 59]. С целью повышения разрядного напряжения по поверхности изделий композиционного типа в технологии изготовления рекомендовано применять импульсный температурный режим (тепловой удар) [14, 38 ]. Этому способствуют также примеры использования золошлаковых отходов электростанций в качестве наполнителей бетона для электрической изоляции, защиты электронагревателей и резисторов от механических повреждений и атмосферного воздействия. Это также является одним из путей решения экологической проблемы в зоне работы электростанций и сельских котельных на твёрдом топливе[14, 39, 52].

Различного рода электронагревательные устройства из РКМ применяются для обогрева помещений судов, двигателей и кабин автотранспорта, тракторов и автомобилей, передвижных домиков, животноводческих ферм, овощных теплиц и др. [1, 11, 17, 47, 58]. Электронагревательные устройства композиционного типа классифицируются по функциональным свойствам, исполнению, конструктивным признакам, видам теплопередачи и др. Из всего разнообразия ЭНУ следует выделить изделия пластинчатого типа из электропроводных композиционных материалов на основе высокотемпературных каучуков, обладающих повышенной коррозийной стойкостью, достаточно эластичных и имеющих сниженные массогабаритные показатели. С их помощью осуществляется внедрение энергосберегающих технологий в сельском хозяйстве (тепличные комплексы; обогрев молодняка птиц, свиней, крупного рогатого скота), на транспорте, в жилищно-коммунальной и бытовой областях.

Как и в промышленно развитых странах широкое применение находят ЭНУ сельскохозяйственного назначения с температурой на поверхности до 333 К. Создаются условия для локального микроклимата вблизи человека, птицы, животного или механизма [1, 30, 37].

Дополнительно к ЭНУ рассмотренных типов для поддержания требуемого термовлажностного режима в стационарных и мобильных помещениях разработано устройство «Гейзер», позволяющее плавно регулировать изменение температуры от 283 до 400 К при влажности от 10 до 95%, с одновременным подогревом воды до 373 К [13-14].

В последнее время особое внимание уделяют разработке технических средств, ограничивающих коммутационные перенапряжения на распределительных устройствах (РУ) 6 кВ, вследствие несоответствия их условиям электромагнитной обстановки (ЭМО) в электрической сети [6, 11, 14]. Разрабатывают устройства, реагирующие на кондуктивную коммутационную электромагнитную помеху (ЭМП), в соответствии с мероприятиями технического обеспечения электромагнитной совместимости (ЭМС). Рекомендуется для эффективного подавления кондуктивных коммутационных ЭМП предусматривать экранирование кабельных каналов и установку в схемах, содержащих RC-цепи, резисторов из РКМ [11-16].

В работе приводится технико-экономическое обоснование применения электронагревателей из РКМ в тепличном хозяйстве и в свинарнике-маточнике [30, 31, 46].

Основные выводы и рекомендации

1 Проведённый системно-аналитический обзор особенностей энергообеспечения производственной сферы и населения АПК указал необходимость бесперебойности и качества электротеплоснабжения, особенно в отдалённых районах Сибири и Дальнего Востока, с более широким применением нетрадиционных источников энергии, а в качестве активной нагрузки, электронагревателей и резисторов из РКМ (бетэла и рапита), имеющих низкую себестоимость по сравнению с аналогичными изделиями из металлических и керамических материалов. Это сокращает до 30% затраты на устройства для преобразования электрической энергии в тепловую.

2 Разработанный системный подход к теоретическому исследованию и конструированию изделий из РКМ создал условия для их математического моделирования при определении характера электропроводности многофазных систем, содержащих полупроводниковые или металлические дисперсные ингредиенты.

3 По выполненным расчётам установлена применимость теории протекания для определения электропроводности РКМ в слабых электрических полях до 102 В/м. Показана правомерность использования критических индексов перколяционной теории – t, q и S к гетерогенным системам типа бетэл-рапит. Сделано заключение о целесообразности применения теории Френкеля для расчёта электропроводности гетерогенных систем в промежуточных электрических полях от 102 до 104 В/м, а в сильных электрических полях от 104 до 107 В/м – по уравнению полного тока контактирующих ПДП–систем.

4 В результате систематизации теоретических исследований по композиционным резистивным материалам выявлены основные механизмы электропроводности в системах контактирующих полупроводниковых частиц в РКМ, развитие теории электропроводности которых привело к получению расчётных формул, увеличивающих достоверность количественных параметров.

5 На основании предложенных физико-математических моделей получены формулы и алгоритмы расчёта электропроводности ПДП–систем и контактных сопротивлений изделий из РКМ. Установлено, что увеличение зазора в контакте ПДП на 1 нм приводит к десятикратному уменьшению плотности тока. Проанализированы зависимости электропроводности по уравнению полного тока от напряжённости электрического поля, температуры, работы выхода электронов, диэлектрической проницаемости среды. Так, например, изменение напряжённости электрического поля в 10 раз приводит к увеличению плотности тока в 13 раз.

6 Теоретически обоснован и экспериментально подтверждён выбор ингредиентов до 10 составов РКМ и электротехнических конструкций (резисторов, электронагревателей, заземлителей), предназначенных для работы в схемах электротеплоснабжения и повышающих электромагнитную помехозащищённость электрооборудования АПК и других объектов. Разработаны мероприятия по совершенствованию параметров электронагревательных устройств для условий эксплуатации на предприятиях АПК и в быту: увеличена температура при постоянном включении до 363 К и работе в агрессивной среде при влажности, достигающей 95%.

7 На основании исследований и расчётов установлены закономерности изменения электрофизических и других характеристик бетэла и рапита в зависимости от структуры материала. Даны рекомендации по технологии изготовления изделий из РКМ, содержащих силикатные и полимерные связки. Предельная плотность тока через изделия увеличена до 20% (при частоте 50 Гц) и удельная энергия рассеяния возросла на 25-40 %.

8 В результате проведённых натурных экспериментов и их анализа разработаны более 10 конструкций электронагревательных устройств и резисторов для различных областей применения в АПК, со снижением металлоёмкости до 80% и стоимости до 45% от аналогичных устройств отечественного и зарубежного производства. Результаты теоретических исследований распределения электрического поля в прижимных контактах электротехнических изделий использованы при разработке технологических правил изготовления изделий из РКМ.





9 Проведённый теоретический анализ волнового уравнения для ультразвуковых систем привёл к обоснованию технологии очистки и пропитки поверхности резистивных изделий в среде жидких диэлектриков, увеличивающую допустимую напряжённость электрического поля в режиме включения до 35%. Для пропитки изделий разработана структурная схема ультразвукового модуля, обеспечивающая управление пьезоэлектрическими излучателями более 30 типов.

10 По результатам комплексных исследований резисторов и электронагревательных устройств на испытательных установках и в реальных схемах электротеплоснабжения, предложены мероприятия для улучшения параметров изделий из РКМ.

11 Выполненные исследования и новые технические решения позволили разработать технологические правила изготовления резистивных устройств из РКМ на основе силикатных и полимерных связок, которые прошли промышленную апробацию.

12 Технико-экономическая эффективность применения электронагрева с изделиями из РКМ на сельскохозяйственных объектах по сравнению с другими способами поддержания температуры подтверждается промышленным производством резисторов и ЭНУ из РКМ, экономический эффект от внедрения которых превысил 3,0 млн. руб. Это доказывается внедрением методических рекомендаций, изложенных в диссертации, в 10 научно-иссле-довательских и учебных заведениях.

Список основных работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в периодических изданиях по перечню ВАК

  1. Горелов, С.В. Применение полимерных композиций в сельском хозяйстве / С.В.Горелов, В.П.Прохоров // Ползуновский вестник. – 2003. – № 1-2. – С. 165-167.
  2. Горелов, С.В. Композиционные резисторы в схемах, повышающих электромагнитную помехозащищенность электрооборудования / С.В.Горелов, Е.В.Иванова // Ползуновский вестник. – 2005. – №4. – Ч.3. – С. 238-242.
  3. Горелов, С.В. Реакторы на напряжение (6–35) кВ с магнитопроводами из резистивных композитов / С.В.Горелов // Ползуновский вестник. – 2005. – №4. – Ч.3. – С. 250-253.
  4. Горелов, С.В. Контроль технологических параметров композиционных резисторов для мобильных и стационарных энергетических объектов / С.В.Горелов, Е.В.Иванова // Трансп. дело России. – 2005. – №4. – С. 38-39.
  5. Горелов, С.В. Повышение помехозащищённости электрических сетей (6–10) кВ / С.В.Горелов, Е.В.Иванова // Трансп. дело России. – 2005. – №4. – С. 39-40.
  6. Горелов, С.В. Электрическая проводимость резистивных композитов / С.В.Горелов // Энергосбережение и водоподготовка. – 2005. – №6. – С. 65-67.
  7. Горелов, С.В. Применение в энергетике композитов с полимерными и силикатными ингредиентами / С.В.Горелов // Энергосбережение и водоподготовка. – 2006. – №1. – С. 69-71.
  8. Горелов, С.В. Утилизация золошлаковых отходов тепловых электростанций / С.В.Горелов, А.Ф.Бернацкий // Трансп.дело России. – 2005. – №4. – С. 34-36.
  9. Горелов, С.В. Снижение надёжности двигателей внутреннего сгорания при загрязнении моторных масел / С.В.Горелов, Я.Я.Вельц, Б.Д.Умаров // Ползуновский вестник. –2005. –№4. – Ч.3. – С. 247-249.
  10. Горелов, С.В. История освоения нетрадиционных источников энергии в Западной Сибири: Системный анализ процессов, происходящих в экосоциотехносфере / С.В.Горелов [и др.] // Ползуновский вестник. – 2003. – № 3-4. – С. 105-110.
  11. Горелов, С.В. Резисторы из композитов в системах энергообеспечения агропромышленных комплексов / С.В.Горелов, Е.Ю.Кислицин, Н.В.Цугленок // Вестник КрасГАУ. – 2006. – № 13. – С. 314-319.
  12. Горелов, С.В. Теоретические положения разработки изделий из резистивных композиционных материалов для энергетики АПК / С.В.Горелов, Е.Ю.Кислицин, Н.В.Цугленок // Вестник КрасГАУ. – 2006. – № 13.– С. 319-324.
  13. Горелов, С.В. Исследование электромагнитной совместимости технических средств и методы систематизации результатов экспериментов / С.В.Горелов, С.Б.Долгушин, В.Е.Крышталёв // Вестник КрасГАУ. – 2008. – № 2. – С 256-261.
  14. Горелов, С.В. Механизм роста электрического сопротивления электронагревателей в условиях агрессивных сред / С.В.Горелов, С.Б.Долгушин, В.Е.Крышталёв // Вестник КрасГАУ. – 2008. – № 2. – С 262-264.
  15. Горелов, С.В. Системный подход к повышению надёжности энергоснабжения потребителей / С.В.Горелов [и др.] // Научн. пробл. трансп. Сиб. и Дал. Вост. – 2008. – №1. – С. 235-239.
  16. Горелов, С.В. Автономные источники и преобразователи электрической энергии для потребителей северных регионов / С.В.Горелов [и др.] // Научн. пробл. трансп. Сиб. и Дал. Вост. – 2008. – №1. – С. 239-243.

Научные и учебные издания



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 |
 

Похожие работы:










 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.