АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЕ НАВЕСНОЙ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОПОЛКИ СОРНЯКОВ ПРИ Её РАБОТЕ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

4. Шапров, М.Н. Технология комплексной переработки плодов тыквы / М.НШапров // Материалы международ. научно-практич. конференции /ВГСХА. - Волгоград, 2003. - С.93-95. УДК 631.371+632.51

АНАЛИЗ ПРОЦЕССОВ В ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЕ НАВЕСНОЙ ЭЛЕКТРОИМПУЛЬСНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ПРОПОЛКИ СОРНЯКОВ ПРИ ЕЁ РАБОТЕ

ANALYSIS OF PROCESSES FLOWING IN THE ELECTRICAL CIRCUIT OF THE UPGRADING SET FOR ELECTRICAL-IMPULSE CROP WEEDS, WHILE IT'S WORK

И.В. Юдаев, И.В. Баев, В.А. Кривощапов, П.В. Прокофьев, А.Н. Слюсаренко

ФГОУВПО Волгоградская государственная сельскохозяйственная академия

Udaev I.V., Baev I.V., Krivochapov V.A., Prokofiev P.V., Slusarenko A.N.

Volgograd state agricultural academy

При обосновании конструкции электрической части агрегата для электроимпульсной прополки сорняков, одним из основных элементов которого является блок формирования импульсов, необходимо проанализировать влияние параметров электрической схемы замещения установки и случайных событий на нагрузку проектируемой установки.

During science basing of electrical part's construction of the set for electrical-impulse crop weeds, in which one of the most important elements is the module for impulses forming, must be analyzed influence of the set's electrical scheme parameters and accident events on the load of the projected set.

При разработке электрической схемы агрегата для электроимпульсной прополки сорных растений [1, 2] необходимо проанализировать влияние параметров электрической схемы замещения агрегата и случайных событий на нагрузку проектируемой установки.

Предварительно составим расчетную схему замещения зарядных цепей (рис. 1). Зная технические характеристики трансформатора ТМГ 25/15, предлагаемого к использованию в навесном устройстве, можно определить параметры его схемы замещения. Так как потери холостого хода в трансформаторе малы, то намагничивающее сопротивление трансформатора будет велико и можно считать, что между первичной электрической сетью и выводами трансформатора будут включены только элементы, характеризующие параметры короткого замыкания (Як, L,). Их следует привести ко вторичной обмотке (обмотке ВН):

Р р, и2

Rк = = р^-и2г, (1)

где Рк - потери короткого замыкания, Вт (Рк = 690 Вт); 1н - номинальный ток трансформатора на стороне ВН, А; Sн ,ин - номинальные мощность и напряжение, ВА и В.

Як = -690 2 = 828 Ом.

3 1,6672

Полное сопротивление:

2к = = ик% ин = 47 15103 = Ш Ом, (2)

к 31н 31н 100 3-1,667 100 4 У

где ик% - напряжение КЗ трансформатора, %.

Индуктивное сопротивление и индуктивность равны:

Х2 = Vгк2 - = л/1412 - 82,82 = 114,1 Ом; (3)

Хк 114,1

1к = -у-Ч = = 0,363 Гн. (4)

2-к ■/ 2 -к ■ 50

В каждой ветви выпрямителя установки предложено использовать по диоду типа 2Ц203А. Сопротивление каждой выпрямительной ветви равно:

= и1б.пб. 8

'Б =

= = = 8, (5)

1 ¡б .пб. 1

где RDl - сопротивление прямой полярности тока одного диода, Ом.

Сопротивление обратной полярности примем равным бесконечности.

Из предварительно выполненных расчетов известно, что резисторы, включенные до выпрямительного блока, имеют сопротивление, равное Rр = 84,5 Ом, а значения емкостей соответственно равны: буферная - Сб = 0,138 мкФ, разрядная - Ср = 4700 пФ. Токоограничи-вающее сопротивление разрядного контура для упрощения расчетов будем считать одинаковым для всех электродных секций. Примем его равным 50 кОм.

Схему замещения можно представить в следующем виде на рисунке 1 (п - число электродных секций универсальной электродной системы):

Як

Яр Яр Яр

' Яп Яв

Г г Г г Г

С6

_Ср _ _Ср _

Яп Яп

Рис. 1. Схема замещения зарядных цепей агрегата для электроимпульсной прополки

В связи с тем, что одновременно в выпрямительном блоке работают только две фазы, а сопротивление обратной полярности выпрямительной ветви мы приняли равным бесконечности, то эту схему можно преобразовать к следующему, упрощённому виду (рис. 2).

Як

и

Як

и

Яр

Ял

Ьк Яр яс

■П

ЯЯ

о- 1----

Я

ь

Я

ь

С

ь

р

п

Я

т.о

С

п

Рис. 2. Упрощённая схема замещения зарядных цепей агрегата для электроимпульсной прополки

Схема (рис. 2) применима при расчете начальной зарядки буферной и разрядных емкостей установки, т.е. для случая приведения установки в рабочее состояние. Процесс начальной зарядки будет кратковременным. Больший интерес представляют процессы, происходящие в схеме при работе электроимпульсного агрегата. В этом случае надо учитывать, что на емкостях будет присутствовать некоторое напряжение и что не все электродные секции при электропрополке будут работать одновременно. Число работающих электродных секций можно вы-

числить по следующим формулам: среднее значение:

N = Р П ; (6)

доверительный промежуток значений с вероятностью 95,4 %:

N = p-n ± 2- -Jn- p-(1 - p) . (7)

Напряжение на буферной емкости обозначим как U6 (его значение определим позднее расчетом). Напряжение на разрядных емкостях неработающих электродных секций будет также равно U6. Напряжение на разрядных емкостях работающих электродных секций, согласно выражению

t

u(t) = (Uб.е. - Uocm) -(1 - e T ) ' (8)

где Uе - напряжение на буферной емкости, В; Ц™ - остаточное напряжение на разрядной емкости (приблизительно будет равно 20% от напряжения пробоя (0,2• UP)), В; Т - постоянная времени, зависит от значений разрядной емкости и токоограничивающего сопротивления (Т = RCP), с,

будет равняться:

Up = U ост + (U6 - Uocm)(1 - е ) , (9)

где 0 = — = -= 0...2.

где T r,,-n5

Напряжение UP может принимать любые значения при в £ [0;2].

Согласно вышесказанному внесем изменения в схему рис. 2. Сложим последовательно включенные активные сопротивления и индуктивности:

R = 2-RK + 2 - Rp + 2 - Rd = 2-82,8 + 2-84,5 + 2-8 = 350,6 QM-

L = 2-LK = 2 -0,363 = 0,726 Гн.

и

иб

Ир-

Ир-

И

'р N

Иб

Иб

Сб Ср

С С

р р

Иб

Ят

N п - N

Рис. 3. Схема замещения при работе агрегата

Следовательно:

Up = Uост + (иб - иост)А = Аиб + (1 - А)иост,

Ае [0;0,865]. Схема замещения примет следующий вид:

Иб

Ят^)

(n-N)Ср

(10)

Рис. 4. Расчетная схема При расчете будем считать процесс установившимся, тогда:

п п

Щ = ир + ! = А иб + иост ' (1 - I то

N

N '

иб = и - I п

(11) (12)

Я

Ят.о. Ят.о

Ят.о. Ят.о. Ят.о

С

С

С

р

р

р

ь

Найдем ток, решая как систему предыдущие уравнения:

I _

и - иост)(1 - А) Н>(и - иост)(1 - А)

я.

т.о.

+ Ы Я (1 - А)

я

т.о.

Подставляя (13) в (11), найдем выражение для напряжения на буферной емкости:

щ _ иЯт.о.+ и ост ' N Я (1 - А) и ■ Ятю. _ и

Ят,о.+ N ■ Я ' (1 - А)

(14)

Для технических расчетов можно пользоваться приближенными формулами, так как Ят.о. ^ N Я (1 - А).

Графически изобразим разброс тока при п = 29, р = 0,7, А=0,578 в зависимости от ЯШо.. Разброс будет определяться формулами (7) и (13).

Графически изобразим разброс тока при п = 29, р = 0,7, А е [0,1; 0,8] в зависимости от Ят.а.. Разброс будет определяться формулами (8) и (12).

,04 1 -105 1.5 105 „ 2-105 2.5-105 3-105 3.5-105 4-105

Ят.о., Ом

Рис. 5. Разброс тока нагрузки при N _ р ■ п ± 2 ■ ^п ■ р ■ (1 - р)

0

Ят.о., Ом

Рис. 6. Разброс тока нагрузки при А 6 [0,1; 0,8]

Кривые, приведённые на рис. 5 и 6, характеризуют величину нагрузки при разных значениях токоограничивающего сопротивления с учетом случайных событий (количестве одновременно работающих электродных секций и среднего значения напряжения на них в определенный момент времени). Следует отметить, что от первого случайного события нагрузка изменяется медленнее, чем от второго. При большем числе электродных секций п вероятность того, что N будет равно среднему значению, увеличивается (7) и, соответственно, разброс тока (рис. 5) уменьшается. При большем числе работающих электродных секций N вероятность того, что А будет равно среднему значению, увеличивается и, следовательно, разброс тока (рис. 6) уменьшается. Следует также отметить, что применение электродных секций, помимо исключения шунтирования сорных растений с большим сопротивлением, способствует более стабильному характеру нагрузки, а также позволяет увеличить ширину захвата установки при одинаковой мощности источника питания. Характер тока на входе генератора будет несколько отличаться от характера тока, потребляемого электродными секциями, так как индуктивное сопротивление трансформатора и буферная емкость будут сглаживать кривую тока.

Библиографический список

1. Юдаев, И.В. Электроимпульсный пропольщик: научное обоснование и компоновка / И.В. Юдаев, И.В. Баев, Т.П. Бренина, П.В. Прокофьев, А.Г. Картушин. - Волгоград: ФГОУ ВПО ВГСХА, 2007. - 15 с.

2. Юдаев, И.В. Технологическое обеспечение электроимпульсной культивации / И.В. Юдаев, В.И. Баев, И.В. Баев, Т.П. Бренина, П.В. Прокофьев // Вестник Московского государственного областного университета. Серия «Естественные науки». №3. - М.: Издательство МГОУ, 2006. - С. 19-23.