Учебное пособие 800623

позволяют экономить до 36% расходов на отопление и приготовление горячей воды, к тому же они являются экологически чистыми и не наносят урон здоровью человека и животного [2, 5, 6].

Естественно многих интересует вопрос стоимости солнечных коллекторов. Основным элементом теплостанции является панель коллектора. В зависимости от надобной мощности ее стоимость на рынке 18…20 тыс. руб. за 1 м² и среднему коэффициенту потери тепла 2,6 Вт/м²×°К.

К примеру, панель общеевропейского качества размера 1,9х1,8 м, площадью 3,5 м² и с коэффициентом потери тепла 2,7 будет стоить около 65…70 тыс. руб.

Но также не следует забывать о требуемом водящем комплекте: бак, аккумулятор, насос и автоматика, тогда общесредняя стоимость станции составит 160…170 тыс. руб. Нормальный срок службы солнечных коллекторов составляет

15…30 лет [4, 7].

В настоящее время быстрыми темпами развивается еще один не мало значимый вид энергии, это ветровая энергия. Явную заинтересованность на сегодня представляет использование энергии ветра для обеспечения электрической и тепловой энергией частных домов и коттеджей, и сельскохозяйственных построек. Непрерывное возрастание цен на традиционные энергоносители порождает то, что многие владельцы уже начали активно использовать альтернативные варианты приобретения электрической и тепловой энергии. Применяются мини-гидроэлектростанции, гелио-панели, геотермальные насосы, и ветрогенераторы.

При использовании энергии в частном хозяйстве, ветряные генераторы, как правило, сочетаются с другими видами генераторов: солнечными, геотермальными, водными. Больше всего такие ветрогенераторы эксплуатируются в комплексе с гелио-панелями для постоянного снабжения домовладения электрической энергией. Для отопления все чаще начинают применять геотермальные насосы. Установка подобного оборудования обходится недешево, зато дает желанную автономию от поставщиков энергии и позволяет в результате серьезно сэкономить на содержании домовладения.

Небольшие ветряные электростанции выгодны тем, что не нуждаются в особом месте для установки, вполне легко монтируются, имеют небольшой срок окупаемости, неизменно вырабатывают электрическую энергию. Даже не очень мощный

111

ветрогенератор, установленный на крыше дома или сарая, приспособлен исправно создавать снабжение электрической энергией, достаточное для освещения дома и приусадебного участка

[8, 10].

Еще один совершенный плюс: экологичность. Ветряные электростанции не выделяют никаких вредных веществ, не засоряют окружающую среду. К сожалению, их все же нельзя назвать в полном объеме экологически безвредными, так как ветроэнергетическая установка достаточно громкая.

Одновременно с таким плюсом, как неисчерпаемость энергетического источника, идет и минус: производительность деятельности ветряной электростанции зависит от времени года, времени суток, погодных условий и географического положения. Поэтому ветряные электростанции необходимо использовать вместе с другими ресурсами энергии. Еще к минусам ветряных электростанций относят достаточно громоздкую площадь, которую занимают ветроустановки (электростанция может содержать сто и более ветроэнергетических установок).

В России довольно много мест, где ветра дуют практически постоянно, но так как в случае нескольких безветренных дней аккумуляторная батарея без подзарядки крайне быстро разряжаются, тем самым сокращая срок службы установки, ставить ветрогенератор без запасного источника питания нецелесообразно. Солнечные панели будут идеальным решением, т.к. они работают не от топлива и наиболее продуктивны в летний период, когда скорость ветра меньше. По этой причине некоторые компании не поставляют чисто ветряные системы.

Гибридная ветро-солнечная система автономного электроснабжения состоит из: ветрогенератора, солнечных панелей, контроллера заряда, инвертера и аккумуляторов. Мощность отдельного элемента высчитывается исходя из нужд потребителя.

Примером одной из таких установок является ветро-солнечная гибридная система 600+250 Вт. Это наименьшая гибридная установка для освещения дома и приусадебного участка. При этом предпочтительнее пользоваться энергосберегающей аппаратурой, а для освещения светодиодными лампами. Электроэнергии достаточно также для работы ЖК телевизора, ноутбука, зарядки телефона и т.п., но если же рассчитывать подключение большого

112

числа электроприборов, то разумнее установить ветрогенератор мощностью 1 или 2 кВт.

Данная система состоит из ветрогенератора 600 Вт и солнечной панели 250 Вт. Подобная установка за месяц производит 60…150 кВт·ч электричества (в зависимости от погодных условий). Стоимость данной комплектации составляет 198 тыс.руб. В случаях частого изменения направления ветра, рекомендуется установка вертикальных ветрогенераторов, которые обычно в 2…3 раза дороже. Средний срок службы такого ветрогенератора 15…20 лет, но так или иначе, работа установки зависит от производителя, качества и технологичности производства.

В заключение можно сказать, что использования солнечной и ветровой энергии является перспективным направлением. В настоящее время рынок солнечных и ветряных технологий предлагает широкий выбор разнообразного оборудования и самое главное, следует учитывать их приемлемую стоимость, чтобы использование данного оснащения являлось наиболее целесообразным, ведь при этом экономия традиционных энергоресурсов может достигать 30…90 %, что тоже не мало важно.

Литература

1.Ветроэнергетика: перспективы, плюсы и минусы – [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://altenergiya.ru/veter/ vetroenergetika-plyusy-i-minusy.html

2.Германович, В. Альтернативные источники энергии и энергосбережение. Практические конструкции по использованию энергии ветра, солнца, воды, земли, биомассы / В. Германович, А. Турилин. – СПб.: Наука и Техника, 2014. – 320 с.

3.Козлов Д.Г. Автономные системы питания загородного дома / Д.Г. Козлов, М.А. Герасименко, Ю.М. Помогаев // Современные научно-практические решения в АПК: Материалы международной научно-практической конференции (6-7 июня 2017, Воронеж). – Воронеж: ФГБОУ ВО ВГАУ, 2017. – С. 115-119.

4.Козлов, Д.Г. Монтаж электрооборудования и средств автоматизации: учебное пособие для студентов вузов, обучающихся по направлению "Агроинженерия" / Д.Г. Козлов, И.В. Лакомов. – Воронеж: ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ, 2013. – 163 с.

5.Козлов, Д.Г. Применение спецэлектротехнологий в АПК /Д.Г. Козлов, А.В. Калинин//Инновационные технологии и

113

технические средства для агропромышленного комплекса: материалы науч. конф. проф.-преп. состава, научных сотрудников и аспирантов (Россия, Воронеж, 30 матра-1 июня 2015). -Воронеж: ФГБОУ ВО Воронежский ГАУ, 2015. -С. 5-8.

6.Козлов, Д.Г. Светотехника и электротехнологии: учебное пособие/Д.Г. Козлов, Р.К. Савицкас. – Воронеж: ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ, 2014. – 363 с.

7.Лакомов, И.В. Техническое обслуживание электроустановок: учебное пособие / И.В. Лакомов, Д.Г. Козлов, В.В. Картавцев, Ю.М. Помогаев. – Воронеж: ФГБОУ ВПО Воронежский ГАУ, 2015. – 160 с.

8.Неисчерпаемая энергия. Кн. 2. Ветроэнергетика: учебник / В.С. Кривцов, А.М. Олейников, А.И. Яковлев. – Харьков: Нац.

аэрокосм. ун-т, 2004. – 519 с.

9.Пахомов, А.Ю. Альтернативные источники электроэнергии

/А.Ю. Пахомов, Д.Г. Козлов // Молодежный вектор развития аграрной науки: материалы 64-й научной студенческой конференции (9-25 апреля 2012, Воронеж). – Воронеж: ФГБОУ ВПО ВГАУ, 2013. – С. 46-51.

10.Трушин А.В. Аккумулирование тепловой энергии / А.В. Трушин, Д.Г. Козлов // Молодежный вектор развития аграрной науки: материалы 63-й науч. студенческой конф. (12 марта-6 июня

2012, Воронеж). – Воронеж: ВГАУ, 2012. – Ч.1. – С. 206-210.

11.Трушин, А.В. Современные электротехнологии в АПК / А.В. Трушин, Д.Г. Козлов // Молодежный вектор развития аграрной науки: материалы 64-й науч. студенческой конф. (9-25 апреля 2013,

Воронеж). – Воронеж: ВГАУ, 2013. – Ч.1. – С. 55-60.

12.У солнечной энергии огромный потенциал – [Электронный ресурс] – Режим доступа: http://fbmania.ru/u-solnechnoy-energii- ogromnyiy-potentsial.html

ФГБОУ ВО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I»

114

УДК 628.97:004.4

А.А. Кузоваткин, Д.К. Чуракова

ПРОГРАММЫ ДЛЯ СВЕТОТЕХНИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ

В статье рассматриваются современные программы для светотехнических расчетов, их классификация, а также функциональные возможности

Ключевые слова: проектирование освещения, светотехнический расчет

Светотехнические расчеты достаточно трудоемки, поэтому для повышения эффективности труда инженеров появляется необходимость автоматизации всех расчетов. Усилия специалистов изначально были направлены на упрощение процесса расчета, в результате чего появился целый ряд программ, в основном коммерческих, способствующих этому.

Светотехнический расчет выполняется с целью подбора оптимального светового оборудования, его наилучшего расположения, а также количества осветительных приборов определенной мощности. Грамотно выполненный расчет поможет обеспечить требуемую и равномерную освещённость объекта, а также оптимизировать количество осветительных приборов. Требования для качественной освещённости помещения определяются не только типом, количеством и суммарной мощностью всех осветительных приборов, но и напрямую зависят от специфики самого объекта заказчика.

Все существующие на сегодняшний день программы в зависимости от их назначения, возможностей и способа распространения можно условно разделить на несколько групп. К первой группе относятся программы, предлагаемые разработчиками светотехнического оборудования. Они поставляются, как правило, вместе с оборудованием данного разработчика и содержат информацию только о продукции данной фирмы. Однако, следует отметить достаточно богатый набор возможностей данных программ по отображению результатов расчета, это:

-таблицы распределения освещенности по расчетной поверхности;

-графики изолюкс, выполненные с использованием цветовых или черно-белых легенд;

115

- трехмерные графики распределения освещенности.

К числу программ данной группы можно отнести, например, Calculux от Philips. В пакет программы входит обширная база данных, содержащая информацию о светильниках, производимых компанией Philips Lighting. Помимо фотометрических характеристик, база содержит данные об оптических системах, типах ламп, ПРА, полном энергопотреблении и эффективности комплектов лампа-ПРА-светильник.

Возможности Calculux:

-выполнение расчетов на произвольной плоскости;

-расчет освещенности плоскости;

-расчет полуцилиндрической освещенности;

-расчет полусферической освещенности;

-расчет яркости;

-расчет яркости вуалирующей пелены;

-расчет индекса блеклости;

-расчет яркости дорожного покрытия;

-расчет равномерности в вертикальной плоскости [1].

Вторая группа – бесплатные программы для профессионального проектирования освещения. Они обладают расширенными возможностями (работа со световым оборудованием различных производителей, совместимость с большим количеством форматов хранения данных, визуализация результатов расчетов), более высокой точностью, ориентированы, в основном, на пользователей, имеющих специальное светотехническое образование. Наиболее популярным представителем данной группы является программа DiaLux, предлагаемая немецкой фирмой DIAL GmbH. Выпущено несколько версий данной программы, отличающихся постоянно улучшающимся интерфейсом, например, добавлением CAD – окон, деревом проектов и т.д.

И, наконец, профессиональные программные инструменты, стоимость которых достаточно высока и практически недоступна для официального приобретения частными лицами. Работа с ними достаточно сложна и требует специальной подготовки пользователей. К этой группе относятся 3D Studio Max различных версий, в том числе со встроенными функциями Lightscape, ArCon, LightWave.

Все множество программ, предлагаемых проектировщикам освещения, ранжировано на ряд уровней. Среди них выделяются

116

своей доступностью и распространенностью корпоративные инструменты компьютерного проектирования освещения.

Ярким представителем программ данной группы является программа «Europic» фирмы GE Lighting, которая предназначена для проектирования внутреннего, наружного и уличного освещения. Соответственно она позволяет рассчитать освещенность и яркость на любой поверхности с учетом многократных отражений и тенеобразования. Причем может решаться задача как расчета освещенности на рабочей поверхности при заданном пользователем типе, количестве и расположении осветительных приборов, так и обратная задача – т.е. поиск числа и расположения осветительных приборов, необходимых для создания требуемых условий освещения. Как недостаток можно отметить отсутствие рекомендаций по выбору типа осветительного прибора и источника света к нему и таблиц нормируемых значений освещенности в зависимости от типа помещения и рода выполняемой в нем работы

[3].

Самая популярная программа DIALux создана при участии многих европейских светотехнических фирм (в числе которых

OSRAM, Philips, THORN, Trilux и др.). Каждая из фирм – создателей

DIALux представляет программу с данными собственного оборудования, однако программа позволяет создавать и новую базу данных наиболее часто используемых светильников.

Программа DIALux 4.13 на сегодняшний день является лучшей из бесплатных программ по расчёту наружного и внутреннего освещения при заданном типе, количестве и расположении различного рода светильников. Сегодня уже существует огромное множество плагинов для данного софта, включая базы данных светильников от мировых производителей.

DIALux позволяет учитывать при расчете освещения цвет и текстуру поверхности, а также интерьер и геометрические параметры помещения. В качестве результата обработки данных пользователь получит полноценный общий 3D вид освещенного помещения и графическое изображение распределения света по заданной поверхности. Плюс ко всему, к программе прилагается ассистент Dialux Light, который помогает спланировать освещение без необходимости осваивать весь пакет DIALux.

Впрограмме DIALux результаты расчетов можно представить

влюбой удобной форме – как в виде плоских двухмерных видов, так

117

и в трехмерной проекции. Используемый в программе метод визуализации (расчет графического изображения) RayTracing делает 3D-модель наглядной. Удобный интерфейс, гибкие настройки вывода результатов на печать и возможность ввода данных (светильников, мебели и текстур) делают эту программу наиболее удобной для расчета освещенности интерьеров [2].

Программный продукт NanoCAD PLUS, разработанный российской компанией ЗАО «Нанософт» предназначен для проектирования в части силового светового электрооборудования, наружного освещения, внутреннего освещения как промышленных, так и гражданских объектов. Позволяет решить следующие задачи:

-проведение светотехнических и электротехнических

расчетов;

-проектирование кабельной раскладки и выбор подходящих кабелей;

-создание плана расположения оборудования;

-создание схемы электрической сети;

-формирование всей необходимой документации.

NanoCAD имеет интуитивно понятный интерфейс и множество полезных опций. Наличие собственного графического ядра и большого количества настроек, позволяет создавать уникальные проекты, соответствующие всем особенностям помещения и внутренним производственным стандартам [4].

Литература

1.Calculux – светотехническая программа от Philips [Электронный ресурс]: Режим доступа: http://pmsvet.ru/calculux- svetotehnicheskaya-programma-ot-philips.html

2.DIALux evo 7 [Электронный ресурс]: Режим доступа:http://www.dialux-help.ru

3.Europic 2 [Электронный ресурс]: Режим доступа: - http://pmsvet.ru/europic-2.html

4.Nanocad [Электронный ресурс]: Режим доступа: https://www.nanocad.ru/products/nanocad-plus

Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарева

118

УДК 621.314

А.В. Перегудов

К ПРОБЛЕМЕ ПОДДЕРЖАНИЯ ТЕМПЕРАТУРЫ МАСЛА СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ НЕБОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ

В статье рассмотрены эксплуатационные вопросы, связанные с проблемой поддержания температуры трансформаторного масла в трансформаторах наружной установки с системой охлаждения М и Д

Ключевые слова: силовой трансформатор, система охлаждения, трансформаторное масло, рабочая температура

Силовые трансформаторы – дорогостоящее оборудование и одно из важнейших звеньев в электроснабжении промпредприятий, предприятий АПК, городов и сельских населённых пунктов. Сохранить и продлить срок службы этого дорогостоящего оборудования является важной экономической задачей. Одной из проблем эксплуатационной надежности силовых трансформаторов является проблема поддержания рабочей температуры масла трансформаторов в зимний период при минимальной их загрузке.

Известно, что в масляных трансформаторах применяются системы охлаждения М, Д, ДЦ, МЦ, МВ, Ц, НДЦ, НЦ. Рассмотрим подробнее системы охлаждения типа М и Д (рисунок).

1 бак, 2 обмотка тр-ра, 3 охлаждающая поверхность, 4 коллектор, 5 трубчатый радиатор, 6 электронасос, 7 охладители, 8 вентиляторы Системы охлаждения: а типа М, б типа Д

Система охлаждения М применяется у трансформаторов сравнительно небольшой мощности напряжением, как правило, до 35 кВ (рис. 1 а). Баки таких трансформаторов гладкие с охлаждающими трубами или навесными трубчатыми охладителями (радиаторами). Каждый радиатор представляет собой самостоятельный узел, присоединяемый своими патрубками к

119

патрубкам бака. Естественное движение нагретых и холодных слоев масла в трансформаторе происходит за счет разной их плотности, т.е. за счет гравитационных сил. В окружающую среду теплота передается конвекционными потоками воздуха у поверхности бака и радиаторов, а также излучением. Так же радиатор может быть частью корпуса трансформатора в виде параллельных пластин, но масло в нем не циркулирует 2 .

Система охлаждения Д применяется у трансформаторов средней мощности напряжением 35, 110 и 220 кВ (рис. 1 б). Она основана на использовании навесных радиаторов, обдуваемых вентиляторами. Между фланцами патрубков радиаторов и бака трансформатора встроены плоские краны, перекрывающие доступ масла в радиатор. Вентиляторы на радиаторах устанавливаются на консолях, приваренных к стенке бака. Каждый вентилятор состоит из трехфазного АД типа АЗЛ-31-4У и крыльчатки серии МЦ. Ступица крыльчатки имеет шпоночную посадку на вал двигателя, исключающую соскакивание крыльчатки во время работы 2 .

Эффективность работы систем охлаждения в целом проверяется по температуре верхних слоев масла в трансформаторе. В соответствии с требованиями ПТЭ 1 , при номинальной нагрузке трансформатора температура верхних слоев масла должна быть не выше с системами масляного охлаждения (М) и масляного охлаждения с дутьем (Д) 95°C.

Таких систем по охлаждению силовых трансформаторов небольшой и средней мощности с запасом хватит для долговечного срока службы трансформатора, даже в условиях, когда температура окружающего воздуха превышает 35 С. При отрицательных температурах картина меняется. Эффективному отводу тепла способствует наиболее низкая вязкость масла. Поэтому для долговечной работы трансформаторов требуется поддержание температуры масла не ниже 10 С. При более низкой температуре ухудшается электрическая прочность масла и изоляция обмоток трансформатора, что увеличивает скорость их старения, в результате срок службы оборудования сокращается. Поддержать нормальную температуру масла становится очень проблематично, особенно при

окружающей температуре воздуха -25 С.

Такая проблема обнаружилась при технической эксплуатации силового трансформатора мощностью 63 МВА с системой охлаждения Д и устройством РПН, установленного на подстанции

120