Говоря о качестве напряжения важно учитывать, что согласно ГОСТ 32144-2013 (п. 4.2.2) в электрических сетях низкого напряжения стандартное номинальное напряжение равно 220В (± 10% от номинального) между фазными и нейтральным проводниками для однофазных и четырехпроводных трехфазных систем.
В соответствии с этим была проведена оценка эффективности применения устройств стабилизации напряжения в селекционном комплексе Всероссийского института растениеводства (ВИР). Для оценки эффективности использовались статистические характеристики отклонения напряжения на шинах трансформаторной подстанции комплекса. С учетом предварительной информации измерения напряжения велись в диапазоне 0...20% от номинального. Вероятность попадания контролируемого сигнала в заданный интервал Р(х) и среднеквадратичное отклонение σ(х) определялись циклически в целом за сутки и за три временных интервала по 8 часов. Полученные данные приведены в таблице 1
Таблица 1 – Статистические характеристики отклонений напряжения в теплицах комплекса
Время, час |
24 (12:00-12:00) |
8 (12:00-20:00) |
8 (20:00-04:00) |
8 (04:00-12:00) |
||||||||||||||||
Отклонения U, В, % |
P(x), отн.ед |
М(х), В |
σ(х), В |
P(x), отн.ед |
М(х), В |
σ(х), В |
P(x), отн.ед |
М(х), В |
σ(х), В |
P(x), отн.ед |
М(х), В |
σ(х), В |
||||||||
0,00…4,75 (0…1,25) |
||||||||||||||||||||
4,75…9,00 (1,25…2,5) |
||||||||||||||||||||
9,00…13,75 (2,5…3,75) |
0,06 |
0,08 |
0,02 |
|||||||||||||||||
13,75…18,50 (3,75…5,00) |
0,08 |
0,24 |
0,02 |
|||||||||||||||||
18,5…23,25 (5,00…6,25) |
0,33 |
24,1 |
6,4 |
0,50 |
20,6 |
5,4 |
0,1 |
27,6 |
6,3 |
0,13 |
27,2 |
7,2 |
||||||||
23,25…28,00 (6,25…7,5) |
0,34 |
0,13 |
0,57 |
0,55 |
||||||||||||||||
28,00…32,75 (7,5…8,75) |
0,34 |
0,05 |
0,25 |
0,24 |
||||||||||||||||
32,75…37,50 (3,75…10,00) |
0,15 |
0,08 |
0,06 |
|||||||||||||||||
37,50…42,25 (10,00…11,25) |
По результатам измерений построена гистограмма отклонений напряжения в теплицах (рисунок 1). .
Рисунок 1 – Гистограмма (1) и плотность распределения (2) отклонения напряжения в теплицах комплекса
Математическое ожидание отклонения напряжения в течение суток составило 24,5 В, что соответствует напряжению в контрольной точке сети 404,5 В. Величины математических ожиданий перерасхода электроэнергии, сокращения срока службы газоразрядных ламп (ГЛ), отклонения потока излучения физиологически активной радиации (ФАР) и спектральных диапазонов приведены в таблице 2.
Таблица 2 ― Математические ожидания отклонений основных параметров облучательных установок селекционного комплекса
Параметры |
Тип газоразрядных ламп |
|||
ДМ4-6000 |
ДРИ-2000 |
ДНаТ-400 |
ДРЛФ-400 |
|
Отклонение напряжения, % |
6,3 |
6,3 |
6,3 |
6,3 |
Увеличение потребляемой мощностии расхода электроэнергии, % |
17 |
15 |
16 |
18 |
Сокращение срока службы ГЛ, % ГЛ,%% — |
20 |
18 |
18 |
18 |
Отклонение излучения спектральных диапазонов, % |
||||
400 — 700 нм |
32 |
28 |
26 |
22 |
400 -500 нм |
20 |
19 |
24 |
— |
500 — 600 нм |
24 |
22 |
16 |
— |
600 — 700 нм |
79 |
68 |
35 |
— |
Анализ полученных данных показывает на существенный (до 18%) перерасход электроэнергии при сокращении срока службы ГЛ на 18—20%. В климатических сооружениях нестабильность UQведет к нарушению условий биологических экспериментов ввиду колебаний спектра и интенсивности излучения ГЛ. Математическое ожидание отклонения интенсивности ФАР составило величину 22-28% номинальной. При этом отклонения излучения синего, зеленого и красного спектральных диапазонов доходят соответственно до 24, 22 и 68% от их номинальных значений.
Можно отметить, что компенсация отклонений Ucпозволит снизить расход электроэнергии более чем на 25% и сократить годовую потребность в лампах на 20%. При проектировании облучательных установок для теплиц и СКС нестабильность Ucучитывается в принятом коэффициенте запаса, величина которого доходит до 1,5 [5]. Таким образом, получаются дополнительные потери, обусловленные завышенной установленной мощностью облучательных установок.
Литература
1.Беззубцева М.М. Электротехнологии и электротехнологические установки; учебное пособие. – СПб,СПбГАУ. 2011 – 242 с.
2.Беззубцева М.М., Гулин С.В., Пиркин А.Г. Менеджмент и инжиниринг в энергетической сфере агропромышленного комплекса: Учебное пособие.-СПб.: Изд-во СПбГАУ, 2015.-150 с.
3.Гулин С.В. Энергетическая эффективность спектральных параметров облучательных установок селекционных климатических сооружений// Известия МААО,№18 – 2013 – C.8 -11.
4.Гулин С.В. Регулирование мощности газоразрядных источников облучения растений в вегетационных климатических установках// Проблемы механизации и электрификации сельского хозяйства. – Краснодар, 2014 – C.232-235.
6.Гулин С.В. Спектральное перераспределение энергии оптического излучения растениеводческих ламп в режиме регулирования мощности.// Научное обеспечение развития АПК в условиях реформирования. - СПб. СПбГАУ, 2015. - С. 349-352.