17009С
Титульный экран
Содержание
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОТЕНЦИАЛА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В МУНИЦИПАЛЬНЫХ УЧРЕЖДЕНИЯХ
СНИЖЕНИЕ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ПОДСТАНЦИИ ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ТЕПЛОВОГО НАСОСА
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ЗАБЛАГОВРЕМЕННОГО ОБНАРУЖЕНИЯ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
ОСОБЕННОСТИ ПРОВЕДЕНИЯ ПЛАНОВО-ПРЕДУПРЕДИТЕЛЬНЫХ РЕМОНТОВ НА ОБЪЕКТАХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
BIM-ПРОЕКТИРОВАНИЕ КАК НОВЫЙ ЭТАП В РАЗВИТИИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ ИНЖЕНЕРНЫХ СИСТЕМ
СИСТЕМА АНТИОБЛЕДЕНЕНИЯ ГЛАВНОГО КОРПУСА АЛТАЙСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА
РАЗРАБОТКА АКТИВНОЙ КОНСТРУКЦИИ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА
ПИРАМИДАЛЬНАЯ ПОВЕРХНОСТЬ В КАЧЕСТВЕ СЕЛЕКТИВНОГО ПОКРЫТИЯ ДЛЯ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА ГИБРИДОМОБИЛЯ С ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИМ НАКОПИТЕЛЕМ И КОНДЕНСАТОРОМ ДВОЙНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЧАСТОТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ С ПОМОЩЬЮ КОСВЕННЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ИЗМЕРЕНИЙ
РАЦИОНАЛЬНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ МАШИН ПРИ ОДНОФАЗНОМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИИ
РАЗРАБОТКА МЕТОДИЧЕСКОГО И АППАРАТНОГО ОБЕСПЕЧЕНИЯ ДЛЯ ВЫЯВЛЕНИЯ ПРИБОРОВ УЧЕТА С ДИСТАНЦИОННЫМ УПРАВЛЕНИЕМ КОЛИЧЕСТВОМ ПОТРЕБЛЯЕМОЙ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
КИНЕТИКА МЕТАНОВОГО СБРАЖИВАНИЯ В РЕАКТОРАХ С ПЕРИОДИЧЕСКОЙ ЗАГРУЗКОЙ
ПОЛУПРОВОДНИКОВОЕ УСТРОЙСТВО РЕГУЛИРОВАНИЯ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
СОЗДАНИЕ ЭФФЕКТИВНЫХ СИСТЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ
ВЕНТИЛЯЦИОННЫЕ АГРЕГАТЫ МЕТРОПОЛИТЕНА
ОЦЕНКА УЩЕРБА ОТ ПЕРЕРЫВОВ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ ДИАГНОСТИКИ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
ЭКОНОМИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭНЕРГЕТИКИ
МИНИМИЗАЦИЯ СУММЫ СОСТОЯЩЕЙ ИЗ НЕСКОЛЬКИХ АЛГЕБРО-ЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
МИНИМИЗАЦИЯ АЛГЕБРО-ЛОГИЧЕСКИХ ФОРМУЛ, СОСТОЯЩИХ ИЗ ПРОИЗВЕДЕНИЯ СКОБОК С ЛОГИЧЕСКИМИ СУММАМИ
РАЗРАБОТКА КОМПЛЕКСНОЙ СИСТЕМЫ ОХРАННОЙ СИГНАЛИЗАЦИИ КАК ЭЛЕМЕНТ «УМНЫХ СЕТЕЙ»
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ
ПРИМЕНЕНИЕ НЕЙРОСЕТЕВОЙ МОДЕЛИ ДЛЯ ОПЕРАТИВНОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПОТРЕБЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
РАЗРАБОТКА ЭКОНОМИЧНОЙ СИСТЕМЫ УЛИЧНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ДЛЯ НУЖД СЕЛЬСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
МОДЕЛИРОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА С РЕГУЛИРУЕМЫМ ТРАНЗИСТОРНЫМ РЕДУКТОРОМ
ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ В СФЕРЕ ТЕПЛОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ЭЛЕМЕНТ ПАМЯТИ ДЛЯ КОДОВЫХ СИСТЕМ ЗАЩИТЫ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ АППАРАТ ТЕПЛОВОЙ ОБРАБОТКИ ЗЕРНОВОГО МАТЕРИАЛА
НИЗКОПОТЕНЦИАЛЬНОЕ ТЕПЛО ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ЗЕМЛИ – ДОСТУПНЫЙ ИСТОЧНИК ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЮГА ЗАПАДНОЙ СИБИРИ
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕСТ ПОВРЕЖДЕНИЙ ВОЗДУШНЫХ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СЕЛЬСКИХ РАЙОНАХ АЛТАЙСКОГО КРАЯ




РАЗРАБОТКА ЭКОНОМИЧНОЙ СИСТЕМЫ УЛИЧНОГО ОСВЕЩЕНИЯ ДЛЯ НУЖД СЕЛЬСКОГО МУНИЦИПАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ


Столков А. С. – студент группы 8Э-61, Сташко В. И. – к.т.н., доцент РФ, Алтайский край, г. Барнаул, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»



Нормы искусственного освещения в населённых пунктах устанавливаются согласно СНиП 23-05-95, с учетом нормы средней яркости покрытий, (кд/м2), средней горизонтальной освещенности (лк) и интенсивности движения транспорта. Нормы для основных категорий объектов по освещению указаны в таблице 1.


Таблица 1 – Нормы освещения улиц и дорог населённых пунктов

Катег­ория

Улицы и дороги

Интенсивность движения,

ед/час

яркость покрытия, кд/м2

Горизонталь­ная освещен­ность,

лк

А

Магистральные улицы и дороги общегородского значения

3000

1,6

20

1000-3000

1,2

20

500-1000

0,8

15

Б

Магистральные улицы и дороги районного значения

>2000

1,0

15

1000-2000

0,8

15

500-1000

0,6

10

<500

0,4

10

В

Улицы и дороги местного значения


>500

0,4

6

<500

0,3

4

Одиночные

автомобили

0,2

4



Если больших городах, с высокой интенсивностью движения, указанные в таблице 1 нормы освещенности как правило выдерживаются, то в муниципальных районах и сельских населенных пунктах, всё обстоит несколько иначе. Конечно, строительные организации не могут сдавать в эксплуатацию объекты, имеющие даже малейшие отступления от проектной документации, СНиП, ГОСТ и т.д. Но, во-первых, строительство абсолютно новых улиц и дорог в сельских населённых пунктах – явление достаточно редкое, а во-вторых, техническое обслуживание и эксплуатация систем уличного освещения требует не только материальных затрат, но и соответствующих специалистов. Поэтому, зачастую, в небольших населённых пунктах уличное освещение не функционирует, демонтируется или быстро приходит в негодность. Кроме того, например, в подавляющем большинстве сельских населённых пунктах Алтайского края, системы уличного освещения создавались впервые во второй половине прошлого века, когда требования к ним, как и нормативы, были совсем другими.


Сейчас, когда в России начинают вновь возвращаться к решению проблем, связанных с обеспечение комфортной среды для проживания населения, наравне с вопросами ЖКХ, возникают вопросы и по благоустройству, в том числе и по уличному освещению. Вместе с тем, процесс этот достаточно длительный, требующий в отдельных случаях полного восстановления всей инфраструктуры, начиная от питающих сетей и подстанций, и заканчивая установкой современных опор и мачт освещения. Соответственно, из-за отсутствия необходимых финансовых ресурсов, решить проблему уличного освещения в сельских населённых пункта, не представляется возможным.


В этой связи, актуальной является разработка таких систем уличного освещения, которые бы не требовали больших капитальных затрат, позволяли бы наращивать мощность поэтапно, а их обслуживание производилось бы не реже 1-2 раза в год.


Проведенные на кафедре «Электроснабжение промышленных предприятий» АлтГТУ исследования показывают, что обеспечить выше указанные требования, в том числе и нормы освещения улиц и дорог сельских населённых пунктов, возможно только с помощью локальных осветительных установок, питающихся от альтернативных источников энергии.


В данном случае, наиболее приемлемыми источниками энергии являются солнечная энергия, и энергия ветра. Так как режимы работы осветительных установок для наружного освещения имеют свои особенности (используются только в темное время суток), то, наиболее оптимальны является использование солнечных панелей (ФЭП - фотоэлектрические преобразователи) в паре с ветрогенератором (ВЭУ – ветроэнергетическая установка).

Вместе с тем, если на российском рынке относительно не дорогих ФЭП представлены как отечественные, так и зарубежные (в основном - КНР) разработки, то, подобрать ВЭУ небольшой мощности (100-300 Вт) и по приемлемой цене – достаточно сложно. Поэтому, была поставлена задача разработать максимально эффективную и экономичную систему уличного освещения на основе использования 1-2 панелей ФЭП единичной мощностью не более 100 Вт.


Для того, чтобы обеспечить требования СНиП 23-05-95, рассчитаем мощность светодиодного светильника, по своим параметрам аналогичного стандартному, для опоры высотой 6-8 м, с лампой типа ДРЛ. Именно такие фонари уличного освещения были установлены несколько десятков лет назад в сельских населённых пунктах, а их «обезглавленные» и ржавеющие опоры продолжают стоять до сих пор. Мощность ламп ДРЛ варьируется от 125 до 1000 Вт. Наиболее подходящие по мощности в качестве аналогов – это лампы 125 Вт и 250 Вт, со световым потоком, соответственно, 5900 лм и 13000 лм. Примерный диаметр светового пятна (опора высотой 6-8 м), должен составлять в среднем 25 м (S = 1963,5 м2) с освещенностью около 17-30 лк. Величина светового потока лампы (лм) определяется по формуле Флюмен = Флокс · S, где Флюксосвещенность, а S – площадь светового пятна.


Находим минимальную освещенность, которую дает в качестве фонаря уличного освещения лампа типа ДРЛ-125:


Флюкс = 5900 / 1963,5 = 3,004 лк.

Вероятно, что световой поток в 5900 лм (125 Вт) был вполне достаточным для обеспечения ранее существовавших требований, но, данный источник света выдает освещенность на 1,0 лк меньше, чем требуется сегодня.


Расчетное значение освещенности для ДРЛ-250 со световым потоком в 13000 лм равно 6,6 лк, что на 2,6 лк больше, чем требуется для сельских населённых пунктов с интенсивностью движения в темное время суток мене 500 единиц в час.


Используя вышеприведенные расчеты и некоторые эмпирические наработки, можно сделать вывод, что наиболее экономичным источником света для уличного освещения небольших сельских муниципальных образований, будут осветительные установки со световым потоком не менее 2500-3400 лм и потребляемой мощностью 30-50 Вт. Такие консольные светодиодные светильники выпускаются отечественной промышленностью и широко используются, но, для системы освещения на основе ФЭП, которую необходимо спроектировать, они не подходят. Точнее, установка таких светильников потребует установку более мощных солнечных панелей, которые могли бы обеспечить зарядку аккумулятора в период длительного отсутствия (2-3 суток) солнечных дней или в зимний период. В результате, стоимость всей системы освещения, в том числе и стоимость самого светильника (от 6 до 8 тыс. руб.), может значительно вырасти.


Таким образом, основываясь на вышеизложенных расчетах, для построения экономичной системы уличного освещения для нужд сельского муниципального образования, необходима разработка интеллектуальной системы управления режимами работы (ИСУНО – интеллектуальная система управления наружным освещением) и разработка светильника с возможностью ступенчатого изменения светового потока.


В последние годы, системам уличного освещения на основе использования солнечной энергии, уделяется особое внимание. Проводятся многочисленные исследования, данной теме посвящается множество научных работ [1-7].


Общая структурная схема, поясняющая принцип работы системы уличного освещения на основе ФЭП, представлена на рисунке 1.




Рисунок 1 – Структурная схема экономичной системы уличного освещения. 1 – Солнечная панель (ФЭП); 2 – Блок датчиков; 3 – Светильник со ступенчатой регулировкой светового потока; 4 – Блок управления (ИСУНО); 5 – Блок аккумулятора; 6 – Диагностический разъем.


Постоянный электрический ток напряжением 12 В генерируется ФЭП (1) и поступает в блок управления 4, где осуществляется контроль зарядки аккумулятора. В системе используется свинцово-кислотный аккумулятор емкостью 55 А/ч, который обеспечивает работу всей системы без подзарядки не менее 30 часов, что с учетом работы в темное время, составляет ориентировочно, летом – 3 суток, зимой – 1 сутки. Так как свинцово-кислотные аккумуляторы чувствительны к низким температурам, в системе предусмотрен подогрев аккумуляторного блока, установка которого предполагается в специальном контейнере, в углублении рядом с опорой. Подогрев автоматически включается в холодное время года, при понижении температуры ниже 20 °С, и при условии, что аккумулятор полностью заряжен. Таким образом, вырабатываемая ФЭП электроэнергия не пропадает зря, а используется для поддержания оптимальных параметров работы аккумулятора, что также повышает экономичность всей системы.


Блок управления 4 получает данные о температуре окружающей среды и её освещенности посредством блока 2 который состоит из датчиков температуры и освещенности. Датчик температуры позволяет ИСУНО (4) достаточно точно определять время года без привязки по времени, и управлять таким образом режимом работы светильника. В зависимости от времени года, интенсивности солнечного излучения и уровня зарядки аккумулятора, светильник может работать в трех режимах: в режиме максимальной мощности, средней мощности, и в экономичном режиме. Кроме того, при длительной работе светильника в экономичном режиме, ИСУНО (4) оценивает уровень заряда аккумулятора, и переходит на режим работы по таймеру. В этом режиме, после захода солнца, светильник включается в работу в экономичном режиме на время T1, после чего отключается, и включается за время T2 до восходя солнца. Время T1 и T2 может изменяться в сторону уменьшения или увеличения, в зависимости от уровня зарядки аккумуляторной батареи.


Датчик освещенности (блок 2) служит для включения светильника при наступлении темного времени суток, и отключения перед восходом солнца. Датчик освещенности работает в паре с ФЭП (1), от куда ИСУНО (4) также получает информацию о темном или светлом времени суток, что повышает точность времени включения и выключения светильника, и исключает ложные срабатывания датчика освещенности. Это также позволяет экономить заряд аккумуляторной батареи, и повышает экономичность системы.


Система имеет диагностический разъем 6, который позволяет с помощью специально разработанного программного обеспечения контролировать все параметры системы, программировать её работу, изменять режимы работы, определять уровень загрязнения ФЭП и т.д. Подключение компьютера к системе уличного освещения производится посредством последовательного интерфейса по стандарту USB 2.0.


В настоящее время данная систем находится в состоянии подготовки к экспериментальной эксплуатации, и, по завершению успешных испытаний будет налажен мелкосерийный выпуск данных систем уличного освещения для нужд Сибирского сельсовета Первомайского района Алтайского края.



Список используемой литературы:


1. Ербаева Н. Б., Файзуллин Р. Р., Садырин А. В., Ербаев Е. Т., Лошкарев И. Ю., Лошкарев В. И. Автономная система электроснабжения с помощью солнечных панелей для электрического освещения территории университета // Актуальные Проблемы Энергетики АПК. Статья в сборнике трудов конференции, 2016, С. 57-62.

2. Столбова В. А., Чубаркина И. Ю. Анализ применения инновационно-технологических решений в проектах обновления жилищного фонда города // Недвижимость: экономика, управление. 2014. № 3-4. С. 113-116.

3. Эрк А. Ф., Судаченко В. Н. Методы энергосбережения и повышения энергоэффективности сельскохозяйственного производства / А. Ф. Эрк, В. Н. Судаченко // Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства / ИАЭП. С-Пб, 2015. № 87. С. 233-239.

4. Сафонов Ю. А, Есенов И. Х., Кокаев В. В. Определение параметров светильников уличного освещения с автономным электроснабжением от ФЭП // Известия Горского государственного аграрного университета. 2014. Т. 51. № 2. С. 141-146.

5. Новикова О. В., Артемьев Б. С. Оценка эффективности внедрения солнечных генераторов в системе уличного освещения на примере территории университета // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2015. № 4. С. 64-69.

6. Сухова Ю. В. Освещение парковых зон светильниками с автономным питанием // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. № 12-1. С. 192-195.

7. Герасимов Е. М, Третьяк Л. Н. Новые подходы к проектированию систем освещения автострад // Фундаментальные исследования 2014. № 3-1. С. 22-27.