Реферат: Методические указания к лабораторной работе по курсу «Механизация и автоматизация технологических процессов в животноводстве и растениеводстве»

Министерство сельского хозяйства РФ


Алтайский государственный аграрный

университет


Кафедра «Механизация животноводства»


электропривод сельскохозяйственных машин.

Использование энергии оптического

излучения в сельском хозяйстве


Методические указания

к лабораторной работе по курсу

«Механизация и автоматизация технологических процессов

в животноводстве и растениеводстве»


Барнаул 2006


Садов В.В. ассистент, Левин А.М. ассистент кафедры «Механизация животноводства»

Методические указания к лабораторной работе по курсу «Механизация и автоматизация технологических процессов в животноводстве и растениеводстве»/ Алт. госуд. аграр. ун-т. Барнаул, 2006.


Рецензент:


Методические указания к лабораторной работе по курсу «Механизация и автоматизация технологических процессов в животноводстве и растениеводстве» предназначены для студентов ИТАИ и зооинженерного факультета.

Указания одобрены методической комиссией ИТАИ (протокол №___ от_________) и рекомендованы к печати.


 Алтайский государственный аграрный университет, 2006

 Кафедра «Механизация животноводства», 2006

 Садов В.В., Левин А.М., 2006


^ ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ПО КУРСУ

«Механизация и автоматизация технологических

процессов в животноводстве и растениеводстве»


Продолжительность 4 часа


^ ЦЕЛЬ РАБОТЫ: изучить устройство, принцип действия трехфазного асинхронного двигателя, виды оптического излучения и использование электрического нагрева в сельском хозяйстве.


^ СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА


Типы электропривода.

Устройство, принцип действия трехфазного асинхронного двигателя.

Виды ламп используемых для освещения и их характеристика.

Устройство и принцип работы электронагревательных установок.

Сдать отчет.


ЛИТЕРАТУРА

Баутин В.М. Механизация и электрификация сельскохозяйственного производства. М.: Колос, 2000. –536 с.

Карташов Л.П. и др. Механизация, электрификация и автоматизация животноводства. М.: Колос. 1997. 368с.



1. Электропривод сельскохозяйственных машин.

1.1 Типы электропривода и его основные части

Электропривод в сельском хозяйстве во многом определяет тех­ническую основу механизации и автоматизации производственных процессов. Его широко применяют на животноводческих фермах и комплексах для привода в движение исполнительных механизмов водоснабжения, приготовления и раздачи кормов, доения коров, стрижки овец, вентиляции животноводческих помещений, а также на зернотоках, в ремонтных мастерских и т. д.

Электроприводом называется машинное устройство, преобра­зующее электрическую энергию в механическую и состоящее из электродвигателя, передаточного механизма, аппаратуры управ­ления и защиты. Электропривод обеспечивает управление преоб­разованной механической энергией. Электропривод некоторых типов включает в себя преобразовательные устройства: выпрями­тели, преобразователи частоты, инверторы.

Электропривод, применяемый в производственных процес­сах, делят на три основных типа:

групповой – в нем от одного электродвигателя с помощью од­ной или нескольких трансмиссий движение передается группе рабочих машин (из-за технического несовершенства его приме­няют ограниченно);

одиночный – с помощью отдельного электродвигателя приво­дится в движение одна машина или производственный меха­низм;

многодвигательный – для привода рабочих органов одной ра­бочей машины используются отдельные электродвигатели (на­пример, зерноочистительная машина ЗВС-20, очиститель вороха ОВС-25А, гранулятор ОГМ-0,8А и др.).

С развитием производства и его технической оснащенности в классификацию электроприводов введены дополнительные ха­рактеристики. Так, различают простой одиночный и индивидуально-одиночный приводы. В простом электродвигатель соединяется с рабочей машиной плоской или клиноременной передачей через редуктор либо непосредственно с помощью муфт. Такой электропривод применен на измельчителях кормов «Волгарь-5М», ИГК-ЗОБ, дробилках кормов КДУ-2 и КДМ-2 и др.

Многодвигательный привод делят на простой, индивидуально-многодвигательный и агрегатированный. В простом многодвигательном приводе элект­родвигатель с рабочими органами машины соединяется непос­редственно с машиной, без конструктивных изменений двигате­ля, т. е. с помощью муфт, ременных передач и редукторов. В индивидуально-многодвигательном приводе детали электродви­гателя служат одновременно и деталями рабочих органов машин (ролики прокатного стана, привод очесывающих валиков в хлоп­коуборочной машине и др.). Агрегатированный многодвигатель­ный электропривод обеспечивает работу согласованно действую­щей системы рабочих машин, объединенных в общую поточную (технологическую) линию, например, зерноочистительно-сушильные комплексы, цехи для приготовления концентрирован­ных кормов ОКЦ-30, ОКЦ-50, установка для приготовления ви­таминной муки АВМ-1,5 и др.

Электрические приводы могут быть классифицированы также по условиям применения (стационарные и передвижные), спосо­бу управления (автоматизированные, частично автоматизирован­ные и неавтоматизированные), числу скоростей (одно- и много­скоростные), роду используемой электрической энергии (посто­янный ток, одно- и трехфазный) и др.

Развитию электропривода и разнообразию его типов во многом способствуют следующие преимущества: быстрый и простой пуск электродвигателя, благодаря которому легко осуществить частые пуски и остановки машины; возможность точного учета расхода энергии на отдельные производственные операции, что позволяет оценивать и сравнивать влияние этой составляющей на стоимость продукции, а также сравнивать между собой рабо­чие машины различных типов; способность электродвигателя выдерживать значительные перегрузки; возможность работы электродвигателя в воде, безвоздушном пространстве и прочих средах, где другие двигатели работать не могут; более длительный срок службы; меньшие габаритные размеры и металлоемкость; простое обслуживание; надежность в эксплуатации; при исполь­зовании электропривода легко автоматизировать работу как от­дельных машин, так и всего производственного процесса в це­лом; возможность использования электрической машины как в двигательном, так и тормозном (генераторном) режиме; возмож­ность изготовления электропривода практически любой мощно­сти (от долей ватта до сотен и тысяч киловатт), на различную ча­стоту вращения; возможность конструктивного упрощения рабо­чей машины, ее совершенствования; экономия обтирочных и других материалов, чистота в помещении, улучшение условий труда.


^ 1.2 Трехфазный асинхронный электродвигатель

Основной машиной электропривода является электродвига­тель. Электродвигатели переменного тока делят на две большие группы – асинхронные и синхронные. К группе асинхронных относят машины, частота вращения подвижной части (ротора) которых всегда меньше частоты вращения магнитного поля ста­тора. Группа синхронных машин объединяет машины перемен­ного тока с частотой вращения ротора, всегда равной (синхрон­ной) частоте вращения магнитного поля.

По числу фаз различают трех- и однофазные машины пере­менного тока. Около 95 % машин переменного тока, используе­мых в сельскохозяйственном производстве и промышленности, составляют трехфазные асинхронные двигатели. Синхронные машины служат в основном в качестве генераторов, в производ­ственных процессах их применяют редко.

Основные части асинхронного двигателя (рис.1.): непод­вижная – статор и подвижная – ротор. Статор состоит из чугун­ного или алюминиевого корпуса и сердечника с пазами, набран­ного из отдельных изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм. В пазах по внутренней поверх­ности статора укладывают три обмотки (по числу фаз), сдвину­тые в пространстве по отношению друг к другу на угол 120°. Их выводы помещают в коробку, закрытую крышкой, и маркируют соответственно первой, второй и третьей фазам начала Cl, C2, СЗ и концы С4, С5, Сб. Ротор состоит из сердечника, насажен­ного на вал, и обмотки. В пазы сердечника укладывают стержне­вую обмотку, но чаще заливают расплавленный алюминий. Сер­дечник ротора набирают из листовой электротехнической стали. Его вал вращается в шариковых или роликовых подшипниках, укрепленных в боковых (подшипниковых) щитах. Охлаждается электродвигатель вентилятором.



Рис. 1. Части трехфазного короткозамкнутого электродвигателя:

1 – подшипниковый щит; 2 – статор; 3 – крышка выводного щита; 4 – короткозамкнутый ротор; 5 – защитный кожух вентилятора; 6 – вентилятор; 7 – вал ротора


Принцип действия асинхронного двигателя заключается в следующем. Трехфазный переменный ток, полученный от сети, проходит по обмоткам статора, вследствие чего в нем возникает вращающееся магнитное поле, магнитные силовые линии кото­рого пересекают обмотку ротора, индуцируя в ней ЭДС. Под действием ЭДС в замкнутой обмотке ротора возникает ток. Взаи­модействие магнитного поля статора с токами, индуцированны­ми в обмотках ротора, создает механический вращающий мо­мент, под действием которого ротор вращается в направлении вращения поля.

Ротор асинхронного двигателя вращается несколько медлен­нее магнитного поля, так как только в этом случае магнитные силовые линии вращающегося поля пересекают обмотку ротора, в результате чего в ней наводится ЭДС и протекают токи, обус­ловливающие вращение ротора.

Отставание ротора от магнитного поля статора называют скольжением и обозначают буквой s. Его обычно определяют в процентах по формуле

, (1)

где n – синхронная частота вращения магнитного поля, мин-1;

n1 – асинхронная частота вращения ротора, мин -1.

У современных асинхронных двигателей скольжение состав­ляет 4...7 % частоты вращения магнитного поля. Чтобы изменить направление вращения ротора, нужно изменить направление вращения магнитного поля статора, для чего достаточно поме­нять местами два любых провода, соединяющих обмотку статора с питающей сетью. Такое изменение направления вращения на­зывается реверсированием.

Электроэнергия, потребляемая электродвигателем из сети, ча­стично расходуется на полезную работу на валу двигателя (Рп), нагрев обмоток статора и ротора (Рм), создание переменного маг­нитного поля статора (Рст) и механические потери во вращаю­щихся деталях двигателя (Pмех). Если обозначить мощность, по­требляемую электродвигателем из сети, через Р1, а полезную мощность на валу P2 то коэффициент полезного действия

(2)

где Р1 = Рп + Рм + Рст + Рмех.

КПД современных асинхронных двигателей η = 0,7...0,95.

Отношение активной мощности Р к полной W называют ко­эффициентом мощности электродвигателя: cos f = P/W. Он пока­зывает, какая часть полной мощности расходуется на полезную работу. Согласно правилам устройства электроустановок должно соблюдаться условие: cos f > 0,92...0,95.

На корпусе каждого трехфазного электродвигателя помещен технический паспорт в виде металлической пластинки. В паспор­те трехфазного асинхронного электродвигателя указаны его ос­новные технические данные: тип электродвигателя, заводской номер, номинальное напряжение, ток, мощность, частота вра­щения, коэффициент полезного действия, масса и др.

Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором наряду с простотой конструкции, высокой на­дежностью в работе, долговечностью, низкой стоимостью и универсальностью имеет один существенный недостаток – при его пуске возникает пусковой ток, значение которого в 5...7 раз больше номинального. Большой пусковой ток, на который электрическую сеть обычно не рассчитывают, вызывает значи­тельное снижение напряжения, что, в свою очередь, отрица­тельно влияет на устойчивую работу соседних электроприемни­ков.

Чтобы уменьшить пусковой ток трехфазного асинхронного короткозамкнутого электродвигателя большой мощности, его включают с помощью переключателя схем со звезды на треуголь­ник или применяют двигатель с фазным ротором.

На практике широко распространены трехфазные асинхрон­ные короткозамкнутые электродвигатели, в основном серии 4А. У электродвигателей серии 4А небольшие масса (в среднем мень­ше на 18%), габаритные размеры, уровни воздушного шума и вибраций, большие пусковые моменты, высокая надежность. Они удобны при монтаже и эксплуатации.


^ 1.3 Электрические машины сельскохозяйственного назначения

Некоторые электрические двигатели промышленного испол­нения невозможно использовать в сельскохозяйственном произ­водстве из-за значительных перепадов температур, большой влажности, химической агрессивности сред, существенных коле­баний напряжения в сети, больших пусковых масс и других при­чин.

Электротехнической промышленностью разработаны асин­хронные электродвигатели серий 5А и АИР для работы в сельс­кохозяйственных помещениях и на открытом воздухе. Работа их возможна в следующих условиях: температура окружающей сре­ды -45...+45 ˚С, повышенные влажность воздуха с содержанием агрессивных газов и его запыленность, значительные отклонения •напряжения питающей сети от номинального значения. В таких условиях электродвигатели устойчивы к воздействиям дезинфи­цирующих растворов и аэрозолей. Для работы во взрывоопасной среде они непригодны.

Все электродвигатели сельскохозяйственного назначения по сравнению с базовыми имеют повышенные пусковые моменты. Улучшены энергетические показатели, что позволяет пускать их при номинальной нагрузке, а также использовать продолжитель­ное время при колебаниях напряжения сети от +10 до –7,5 % и сохранении максимального момента на валу в течение 6 мин при снижении напряжения до 80 % номинального. При более дли­тельном понижении напряжения двигатели могут работать при снижении нагрузки на 10...15 %. Для маломощных источников питания предусматривается возможность пуска включением об­моток статора в звезду и последующим переключением на тре­угольник при достижении номинальной частоты вращения. Ра­бочая машина при этом не должна быть нагружена. Эти двигате­ли можно включать на рабочее напряжение и нагрузку без изме­нения сопротивления изоляции обмотки или разборки после перерыва в работе до 12 месяцев, а также без снятия с ра­бочей машины или после хранения в неотапливаемых складских помещениях.

Электродвигатели сельскохозяйственного назначения выпол­няют закрытыми, обдуваемыми, с химовлагоморозостойкой изо­ляцией. Конструкция их обеспечивает защиту от попадания внутрь воды, пыли и инородных предметов. Водозащищенность по линии вала обеспечивается манжетными резиновыми уплот­нителями. Уплотнение между станиной и подшипниковыми крышками, коробкой выводов и станиной создается за счет про­мазывания сопрягаемых поверхностей сгущенной эмалью.

В электродвигателях до пятого габарита включительно приме­няется изоляция обмоток класса В, шестого и седьмого габари­тов – класса F. Превышение температуры обмотки над темпера­турой окружающего воздуха допускается до 85 °С для изоляции класса В и до 105 °С – для изоляции класса F. При этом обмотка с изоляцией класса В может нагреваться до 125 °С, а класса F – до 145 °С, поэтому следует остерегаться ожогов при прикоснове­нии к корпусу электродвигателя при оценке степени его нагрева. Станину электродвигателя отливают из серого чугуна, пре­дусматривая снаружи продольные ребра для увеличения поверх­ности охлаждения. К ней прикрепляют паспортную табличку, в которой указывают основные технические данные электродви­гателя.

Электродвигатели имеют наружную вентиляцию. Ребристая поверхность двигателя охлаждается потоком воздуха, создавае­мым вентилятором, насаженным на свободный конец вала. Вен­тилятор закрыт кожухом, который винтами крепят к подшипни­ковому щиту.

Коробка выводов герметизирована, имеет зажимную колодку с двумя штуцерами и специальные сальники для уплотнения вво­да питающих проводов, проложенных в металлической или пластмассовой трубе. Коробку можно поворачивать на угол 90° в плоскости ее крепления.

Для обеспечения безопасности обслуживания каждый элект­родвигатель оборудован двумя винтами заземления: один нахо­дится в коробке выводов, другой – на лапе электродвигателя или фланцемов щите.



^ Использование энергии оптического излучения

в сельском хозяйстве

В сельском хозяйстве используют оптическое излучение с длиной волн от нескольких миллиметров до 1нм (1 нм = 10-9 м). Оптическое излучение включает в себя инфракрасное (невидимое), видимое и ультрафиолетовое (невидимое) излучения.

Инфракрасное излучение (ИК – излучение) имеет длину волны 1 мм…780 нм; видимое – 780…380 нм; ультрафиолетовое – 380…1 нм.

В сельском хозяйстве широко применяют инфракрасное излучение области А, которое характеризуется большой проникающей способностью в ткани животных и оказывают на них тепловое воздействие.

Ультрафиолетовое излучение (УФ – излучение) имеет также три области: УФ-А с длиной волны 380…315 нм – длинноволновое; УФ-В – 315…280 нм – средневолновое; УФ-С с длиной волны менее 280 нм – копротковолновое.

При широко используемом безвыгульном содержании скота и птицы проявляется сезонное солнечное голодание. Значительно уменьшить отрицательные последствия этого можно правильной организацией ультрафиолетового облучения и светового режима, что позволяет повысить надои молока на 8…12 %, привесы поросят и телят на 15…18 %, яйценоскость кур на – 15…25 %, улучшить качество молока и яиц.

Видимое излучение имеет большое значение в жизнедеятельности человека, позволяя ориентироваться в пространстве, различать цвета окружающих предметов, выполнять различные технологические операции, а так же, как и инфракрасное, и ультрафиолетовое, может повышать продуктивность скота и птицы.


^ 2.1 Источники электрического света

Для освещения производственных помещений, жилищ, улиц используют различные источники. К ним относят лампы накали­вания и газоразрядные (люминесцентные, дуговые, ртутные, на­триевые и др.).

Лампы накаливания изготовляют различных конструкций. Лам­па состоит из стеклянного баллона (колбы), предназначенного для изолирования тела накала от внешней среды. Внутри колбы на молибденовых подвесках расположена нить накала из вольфрамо­вой проволоки. Лампы накаливания удобны в эксплуатации, практически могут работать при любых внешних условиях и не требуют никаких специальных пускорегулирующих устройств.

Лампы накаливания изготовляют вакуумными (типа В), газо­наполненными (тип Г), биспиральными – нить накала свита в двойную спираль (тип Б) и биспиральными криптоновыми (тип БК). Скорость распыления вольфрама в газе меньше, чем в ваку­уме. В газонаполненных лампах нить накала нагревается до 3000 К, световая отдача 20 лм/Вт, срок службы 1000 ч. Световая отдача ламп накаливания растет с увеличением их мощности. При одинаковых мощностях у ламп, рассчитанных на напряже­ние 127 В, она выше, чем у ламп на 220 В.

При изменениях напряжения в сети световой поток и срок службы лампы изменяются. При повышении напряжения на 5 % срок службы сокращается вдвое, а световой поток увеличивается на 20 %. При увеличении напряжения на 10 % световой поток возрастает на 40 % (1/3 от прежнего срока службы). Поэтому для увеличения срока службы ламп следует как можно меньше под­вергать их воздействию повышенного напряжения, которое име­ет место в сетях в ночное время.

Наиболее распространены кварцевые лампы накаливания с йодным (галогенным) циклом (рис. 2). В обычной лампе нака­ливания вольфрамовая нить накала постепенно распыляется, и ее частицы оседают на внутренней поверхности колбы, умень­шая ее прозрачность. В лампах с галогенным циклом в кварце­вую колбу вводится дозированное количество йода. В этих лам­пах нить накала, выполненная из особо чистого вольфрама, установлена по оси кварцевой трубки на вольфрамовых поддержках. Ввод в лампу выполнен молибденовыми электродами, впаянными в кварцевые ножки и соединенными с контактными поверхностями.



Рис. 2. Кварцевая галогенная лампа накаливания:

1 – плоская ножка лампы; 2 – молибденовые электроды; 3 – кварцевая колба; 4 – нить накаливания;5 – вольфрамовые держатели; 6 – контактная пластинка


Лампа рассчитана на включение переменного тока напряжением 220 В. Регенеративный йодный цикл состоит в сле­дующем. Частицы вольфрама, отрываясь от раскаленной нити накала, оседают на стенках колбы, где соединяются с йодом. При этом образуется газообразное соединение — йодид вольфрама, которое, попадая в зону высоких температур вблизи нити накала, распадается на вольфрам и йод. Вольфрам выпадает на нить на­кала, а частицы йода возвращаются к колбе и вновь принимают участие в цикле.

Срок службы галогенных ламп вдвое больше, чем обычных ламп накаливания, спектральный состав излучения более близок к естественному, световая отдача на 18...20 % больше. Габарит­ные размеры этих ламп значительно меньше, что позволяет су­щественно уменьшить размеры и массу осветительных приборов. Для галогенных ламп характерны высокая механическая проч­ность и термостойкость. Они выдерживают большое внутреннее давление и без последствий переносят в рабочем состоянии об­ливание холодной водой. Особенность эксплуатации галогенных ламп в том, что их монтируют только в горизонтальном положе­нии.

Газоразрядные лампы – в них излучение образуется за счет электрического разряда в газах или парах металлов. Среди газо­разрядных источников оптического излучения наиболее распрос­транены лампы, в которых используется разряд в парах ртути. В зависимости от давления, развиваемого в процессе работы внут­ри лампы, их можно условно разделить на следующие типы: низкого давления, в которых разряд происходит при давлении до 0,01 МПа; высокого давления, в которых давление достигает в рабочем режиме 0,01...1 МПа; сверхвы­сокого давления, внутри которых разряд происходит при давлении более 1 МПа.

В качестве газоразрядных ламп используют люминесцентные, дуговые ртутные (ДРЛ), дуговые ртутно-вольфрамовые люминес­центные (ДРВЛ), дуговые металлогалоидные высокого давления (ДРИ), натриевые высокого давления (ДНаТ) и т. д.

Люминесцентная лампа низкого давле­ния (рис. 3) представляет собой стеклянную трубку, покры­тую изнутри слоем люминофора. В оба конца трубки впа­яны нити нагрева, концы ко­торых присоединены к кон­тактным штырькам цоколя. Трубка заполнена аргоном в смеси с парами ртути. Под действием электрического тока, проходящего через газовую смесь, из паров ртути выделяется большое количество невидимых ультрафиолетовых лучей, которые, попадая на люми­нофор, вызывают его свечение.



Рис. 3. Люминесцентная лампа:

1 – электрод; 2 – слой люминофора; 3 – капли ртути; 4 – стеклянная трубка; 5 – цоколь с двумя штырьками


В зависимости от цветности и назначения люминесцентные лампы отечественного производства имеют соответствующую маркировку. Например, ЛД – лампа дневного света, ЛБ – лампа белого света, ЛХБ – лампа холодно-белого света, ЛТБ – лампа тепло-белого света, ЛДЦ – лампа с улучшенной цветопередачей, ЛЕ – лампа естественного света, ЛБЕ – лампа белого естествен­ного света, ЛХЕ – лампа холодно-естественного света, ЛФ – лампа с повышенной фитосинтетической эффективностью. Подбором состава люминофора в лампах ЛФ повышено излуче­ние в красной и синей областях спектра. Фитосинтетическая эф­фективность этих ламп на 40...50 % выше, чем других люминес­центных ламп.

Люминесцентные лампы выпускают мощностью 20...150 Вт. Их световая отдача в 4...6 раз больше, чем ламп накаливания та­кой же мощности.

Люминесцентные рефлекторные лампы предназначены для эксплуатации в условиях повышенной запы­ленности. Отличие этих ламп от обычных состоит лишь в том, что примерно 2/3 внутренней поверхности колбы под слоем лю­минофора покрыто диффузно отражающим слоем металла. Весь световой поток лампы излучается направленно в пределах выход­ного окна. Сила света в направлении выходного окна превышает на 70...80 % силу света обычной люминесцентной лампы. Такие лампы используют в светильниках без отражателей.

Средний срок службы люминесцентных ламп не менее 12000 ч. Среднее значение светового потока к концу этого срока должно быть не менее 60 % номинального. Повышение напряже­ния сети приводит к сокращению срока службы лампы, так как увеличивается распыление оксидного покрытия электродов за счет их перенакаливания.

В отличие от ламп накаливания световая отдача люминесцен­тных ламп при снижении напряжения питающей сети увеличи­вается, а при повышении уменьшается.

Общий недостаток газоразрядных ламп состоит в том, что све­товой поток их пульсирует с частотой, равной удвоенной частоте тока сети. Глаз не в состоянии заметить непрерывное мелькание света благодаря зрительной инерции. Однако при освещении пульсирующим светом вращающихся и поступательно движу­щихся предметов может возникнуть стробоскопический эффект, который заключается в появлении ложного представления не­подвижности или множественности движущихся предметов либо обратного направления вращения. Это опасно в производствен­ных условиях. Для устранения стробоскопического эффекта га­зоразрядные лампы включают по компенсированным двухлампо­вым схемам, которые обеспечивают изменение светового потока каждой лампы в противофазе. Вследствие этого суммарный све­товой поток двух ламп почти не пульсирует.

Дуговая ртутная лампа высокого давле­ния (ДРЛ) устроена следующим образом. Внешняя колба вы­полнена из термостойкого стекла и изнутри покрыта слоем лю­минофора. Эллипсоидная форма колбы обеспечивает во время горения лампы температуру, достаточную для эффек­тивной работы люминофора, и равномерное распределение ее по поверхности колбы. Колба лампы приклеивается к цоколю. Внутри колбы расположена горелка в виде трубки из кварцевого стекла с основными и дополнительными вольфрамовыми элект­родами, впаянными в торцы. Дополнительные электроды через токоограничивающие резисторы подключены к основным элект­родам на противоположных торцах горелки. Внутри горелки на­ходятся аргон и дозированное количество ртути. Полость колбы заполнена углекислым газом для стабилизации свойств люмино­фора.

Излучение лампы, кроме отдельных спектральных линий, ха­рактерных для газового разряда в парах ртути при высоком давлении, содержит красную составляющую в виде сплош­ного спектра в диапазоне 580...720 нм, обусловленную свечением люминофора при облучении его ультрафиолетовым излучением кварцевой горелки лампы. Излучение люминофора составляет 8...10 % общего потока лампы и в неко­торой степени улучшает спектральный состав излучения.

Лампы типа ДРЛ выпускают мощно­стью 80...2000 Вт. Средний срок службы их более 10000ч. Световая отдача 40...50лм/Вт, что более чем в 2 раза выше световой отдачи ламп накаливания такой же мощности, но ниже, чем у люминесцентных ламп. Значительные единичные значения мощности лампы ДРЛ при сравнительно небольших размерах позволяют получать от одного источника во много раз больший поток излучения, чем от люминесцентных ламп. К кон­цу срока службы значение светового потока ламп ДРЛ уменьша­ется до 70 % начального.

Условия окружающей среды несущественно влияют на надеж­ность зажигания и светотехнические характеристики лампы. Это объясняется тем, что горелка лампы находится в газонаполнен­ном пространстве и во время работы имеет высокую температу­ру. Лампы ДРЛ успешно работают при температурах окружаю­щего воздуха -40...+80 °С.

Дуговые ртутно-вольфрамовые люми­несцентные лампы (ДРВЛ) представляют собой разно­видность ДРЛ. Внешне они не отличаются от ДРЛ, но внутри кол­бы встроено балластное устройство в виде вольфрамовой спирали, включенной последовательно с газоразрядным промежутком. Вольфрамовая спираль, ограничивая ток дугового разряда, допол­няет излучение люминофора излучением красной части спектра. Лампы ДРВЛ включают непосредственно в сеть. Они имеют более благоприятный для правильной цветопередачи состав излучения, не требуют для работы металлоемкого и дорогостоящего балласт­ного устройства, но их световая отдача в 1,8...2 раза ниже.

Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ) в основном устроены так же, как и ДРЛ, но более про­долговатые и не покрываются люминофором изнутри. Внутрен­няя газоразрядная трубка выполнена из светопропускающего (внешне матового) поликристаллического оксида алюминия. В трубку введены амальгама натрия и инертный газ при давлении в несколько десятков паскалей. В лампах этого типа нет ультрафи­олетового излучения. Излучение у них происходит преимуще­ственно в желтой, оранжевой и красной зонах видимого спектра. Мощность ламп 150...1000 Вт, срок службы до 24000 ч.

Дуговые металлогалоидные лампы (ДРИ) по принципу действия и конструкции подобны ДРЛ. Но в разря­де, кроме паров ртути, присутствуют галогениды различных ме­таллов. Используя добавки йодидов различных металлов и ртути, можно получить металлогалоидные газоразрядные лампы высо­кого давления.


^ Использование ультрафиолетовых

и инфракрасных излучений

При электрообогреве молодняка птицы лампы облучателя устанавливают по одной на штативе или по нескольку штук на крестовине. В брудере тремя-четырьмя лампами мощностью по 250 Вт можно обогревать 300…400 цыплят. В первые дни выращивания молодняка птицы инфракрасные облучатели подвешивают на высоте 40…80 см от пола, а затем их постепенно поднимают (каждую неделю на 4…10 см)

Температуру при обогреве измеряют у края зонта брудера на высоте 5 см от пола.

Для обогрева поросят в станках маток отгораживают часть площади (около 1 м2). Над отгороженной частью станка на высо­те 0,7...1 м от пола подвешивают инфракрасный облучатель с лампой мощностью 250...300 Вт. Облучатель целесообразно включать за несколько часов до опороса. Новорожденных поро­сят отбирают и помещают под облучатель до конца опороса, а затем их подпускают к матке. Облучают поросят обычно 30...45 дней или до отъема их от матки.

В холодных помещениях в первую неделю поросят облучают непрерывно, а в помещениях с температурой, нормальной для маток, ежедневно по 18 ч. Примерно через каждые 3 ч облучатель отключают на 1 ч. В первые дни жизни поросят поддерживают температуру воздуха 27...30 °С, а затем постепенно снижают до 18 °С (к концу шестой недели). С ростом поросят время обогрева постепенно сокращают.

При индивидуальном содержании телят обогревают облучате­лями мощностью 250 Вт, устанавливаемыми над каждой клеткой. При групповом содержании на каждые 2 м2 обогреваемой площа­ди устанавливают один облучатель мощностью 500 Вт. Инфра­красный обогрев наиболее эффективен, если температура возду­ха в клетке на уровне спины теленка 12...14 °С. Такой темпера­турный режим достигается, если лампы подвешены на высоте 140...160 см от пола, а температура воздуха в помещении 5...6 °С. Режим включения облучательной установки изменяют по мере роста телят. Установку включают в 5...6 ч утра и отключают в 10...11 ч вечера.

При обогреве ягнят облучатели мощностью 500 Вт рекоменду­ется подвешивать на высоте 100...110 см от пола из расчета один облучатель на четыре ягненка. Облучают их в течение первых де­сяти дней жизни. Первые три дня облучают в течение 20 ч, а в последующие дни время обогрева сокращается до 10 ч в сутки. При этом через каждые 3 ч облучатели отключают на 1 ч.

Инфракрасное излучение также применяют для сушки зерна, так как оно значительно быстрее прогревает на определенную глубину зерно, чем при контактном или конвективном способе нагрева.

Дезинсекция инфракрасным излучением – эффективный ме­тод обеззараживания зерна различных культур (овес, пшеница, рожь, просо, кукуруза, горох).

Инфракрасное излучение оказывает селективное действие на семена, микрофлору и насекомых-вредителей, которые имеют различные спектры поглощения. Облучение почти полностью уничтожает вредную микрофлору на поверхности семян.

Сушка овощей и фруктов инфракрасным излучением позво­ляет получить сухие продукты со сниженными массой и объемом, почти полным сохранением питательных веществ, витами­нов, вкуса, цвета и аромата.

Инфракрасное излучение применяют для пастеризации моло­ка. При этом значительно сокращается время пастеризации, пос­ле чего молоко может храниться при температуре 5 °С в течение восьми – десяти суток.


^ 3. Применение электрической энергии для нагрева

3.1 Электрические источники тепла

В сельском хозяйстве электрический нагрев можно использо­вать в самых разнообразных технологических процессах в живот­новодстве, растениеводстве, производственных помещениях.

Мясо-молочное производство: нагрев воды в моечных и кор­мокухнях, на доильных площадках, в системах автопоения, груп­повых поилках (при беспривязном и бесстаночном содержании животных), электропаровая стерилизация доильного оборудова­ния, запаривание сочных кормов, картофеля, пастеризация мо­лока, сливок и обезжиренного молока, местный обогрев пола в репродуктивных свинарниках, обогрев площадок для поросят-отъемышей, местный обогрев пола на скотных дворах, вентиля­ция с подогревом свежего воздуха в репродуктивных свинарни­ках, телятниках, обсушка новорожденных животных.

Птицеводство: инкубация, отопление и вентиляция помеще­ний, обогрев птичников, подогрев воды в поилках.

Пчеловодство: выводок деток, обогрев ульев, распечатка со­тов, выпаривание вощины.

Растениеводство в открытом грунте: яровизация картофеля, тепловое протравление семян, сушка зерна и семян на селекци­онных станциях, сушка плодов, овощей, грибов, хмеля, активное вентилирование сена подогретым воздухом, ферментация чая и табака.

Растениеводство в закрытом грунте: обогрев зимних и весен­них парников для выращивания рассады, овощей, хлопка, таба­ка, сеянцев цветов, черенков садовых культур, обогрев теплиц, дозревание помидоров, стерилизация почвы и рассадопосадочного материала.

Сельскохозяйственные мастерские: горячая промывка трак­торных деталей, регенерация масел, вулканизация резины, на­плавка деталей, сварка и т. д.

Из перечисленных процессов некоторые практически нельзя осуществить без электронагрева: инкубация яиц птицы, местный электрообогрев скота и птицы, электросварка, электрообогрев в парниках и теплицах и др.

Электрические нагревательные установки обладают высоким коэффициентом полезного действия, просты по конструкции и надежны в эксплуатации, компактны, легко поддаются автома­тизации, обеспечивают высокий уровень технологического про­цесса, требуют меньших затрат труда обслуживающего персо