Файл: Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов и установок учеб. пособие.pdf

Между опасностью отказов и средним временем исправной работы для второго периода, считая X =- const, можно написать зависимость, равную

Среднее время между двумя соседними отказами определяется как

п — общее число отказов.

В е р о я т н о с т ь ю и с п р а в н о й р а б о т ы называют ве­ роятность того, что при определенных режимах и условиях эксплуа­ тации в пределах установленной (заданной) продолжительности работы системы (детали, элемента) отказ не возникнет.

П о в ы ш е н и е н а д е ж н о с т и о т д е л ь н ы х д е т а л е й может быть достигнуто как за счет уменьшения их нагрузки (электри­ ческой, механической, тепловой), так и за счет применения более совер­ шенных материалов, технологии и более тщательного контроля гото­ вых изделий. Эти меры связаны либо с увеличением габаритов, либо со значительным увеличением стоимости.

Второй путь повышения надежности — резервирование. Различают резервирование о б щ е е и р а з д е л ь н о е .

При общем резервировании каждый регулятор или какая-либо его часть резервируется таким же регулятором или его частью. Коли­ чество резервных регуляторов может быть любым, в зависимости от назначения регулятора. Для ввода в действие резервного регулятора должны иметься автоматические устройства, которые при отказе основ­ ного регулятора срабатывают автоматически. ,

При раздельном резервировании каждый из элементов регулятора или его части самостоятельно резервируются такими же элементами.

Немаловажным в повышении надежности является совершенство­ вание и упрощение электрических схем автоматики. Этот способ наибо­ лее распространен, так как он повышает надежность и уменьшает вес, габариты и стоимость устройств. В ответственных САР применяют схемы с ограниченными последствиями отказов, поэтому при выходе из строя любого элемента аварии не произойдет.

Кроме рассмотренных способов, существуют и другие, применение которых зависит от конкретных условий работы.

1 1 7

6.3. ОСНОВНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ЭФФЕКТИВНОСТИ АВТОМАТИЗАЦИИ

Автоматизация сельскохозяйственных производственных процессов является одним из перспективных направлений в области электрифи­ кации сельского хозяйства.

В настоящее время трудно себе представить производство без средств автоматики. Применение таких средств позволяет повысить экономи­ ческую эффективность производства, снизить затраты ручного труда на единицу продукции, увеличить производительность технологиче­ ского оборудования, повысить культуру и облегчить условия труда.

Необходимо помнить, что автоматизация не всегда эффективна, хотя и является прогрессивным направлением. Опыт автоматизации в промышленности показывает, что автоматизация эффективна, если сокращение годовых эксплуатационных расходов составляет не менее 25—30% на единицу продукции. Автоматизацию сельскохозяйствен­ ного производства можно считать эффективной в том случае, если: 1) повышается производительность труда и сокращаются прямые за­ траты; 2) удешевляется продукция и улучшается ее качество; 3) облег­ чается труд человека и сокращаются капитальные затраты.

Наиболее важными технико-экономическими показателями эффек­ тивности являются: срок окупаемости, рентабельность, снижение затрат ручного труда, повышение технологичности. С р о к о к у п а ­ е м о с т и капитальных затрат на автоматизацию определяется как

Рентабельность производства характеризует уровень дохода произ­

матизированном и автоматизированном производстве.

Применение средств автоматизации повышает т е х н о л о г и ч ­ н о с т ь за счет сокращения числа и времени простоев, применения

118

Ч а с т ь в т о р а я

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОСВЕЩЕНИЕ И ОБЛУЧЕНИЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ПРИМЕНЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ

▼

7. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ. ОСНОВНЫЕ ВЕЛИЧИНЫ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИЗЛУЧЕНИЯ

7.1. СПЕКТР ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

Английский физик, механик, астроном и математик Исаак Ньютон (1642—1727) в 1666 г. с помощью стеклянной трехгранной призмы разложил луч солнечного света на семь составляющих. Так впервые было обнаружено, что белый солнечный свет представляет собой соче­ тание в определенных пропорциях семи цветов: красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового. При разложении призмой луча солнечного света перечисленные цвета образуют на экране спектр видимого излучения. Исследуя этот спектр, английский астро­ ном и оптик В. Гершель в 1800 г., поместив термометр в стороне от видимого спектра за красным цветом, обнаружил на этом участке наиболее высокую температуру. Так было открыто существование в сос­ таве солнечного света невидимого излучения, находящегося за красным цветом и вызывающего нагрев тел. Теперь это излучение называется инфракрасным. Приставка «инфра» — латинского происхождения и пе­ реводится как «под», «ниже». В 1801 г. немецкий ученый Риттер по по­ чернению хлористого серебра обнаружил существование еще одного невидимого излучения, входящего в состав солнечного излучения и рас­ полагающегося за фиолетовым цветом видимого спектра. Это излучение сейчас называется ультрафиолетовым. Приставка «ультра» имеет зна­ чение «по ту сторону», «сверх».

В разное время и разными учеными было установлено, что все три вида излучения — инфракрасное, видимое и ультрафиолетовое имеют одинаковую волновую природу, т. е. распространяются в пространстве как поперечные электромагнитные волны со скоростью 3 - ІО8 м/с (в пустоте). Эти излучения, так же как и цвета в спектре видимого света, различаются длиной волн. В спектре видимого излучения наи­ большую длину волны имеет красный цвет и наименьшую — фиолето­ вый. Соответственно инфракрасное излучение имеет большую длину волны, чем красный цвет, а ультрафиолетовое — меньшую, чем фиоле­ товый цвет. Длина волны обратно пропорциональна частоте электро­ магнитных колебаний

120

где X— длина волны, измеряемая в нанометрах, (Г нм = 1 • ІО“9 м);

с— скорость распространения электромагнитных колебаний в пустоте, 3-1017 нм-с“1;

V — частота электромагнитных колебаний, с“1.

Если постепенно увеличивать длину волны инфракрасного излу­ чения, то можно перейти через промежуточную область к широко применяемым сейчас радиоволнам, а уменьшая длину волны ультра­ фиолетового излучения — к рентгеновским лучам, гамма-излучению и космическим лучам.

Диапазон длин волн, занимаемый каждым из перечисленных видов излучений, приведен в табл. 2.

Указанные в таблице границы диапазонов условны, так как пере­ ход от одного вида излучения к другому происходит постепенно. Анализ табл. 2 показывает, что длина волны излучения определяет и его свой­ ства. Три вида излучения, а именно инфракрасное, видимое и ультра­ фиолетовое, объединяются в один общий вид излучения — о п т и ­

Основой для объединения всех этих видов излучений в общий спектр послужило то, что источником их являются изменения в атомно-моле­ кулярной структуре вещества и что для управления этими излучениями нужна сходная аппаратура (отражатели, линзы, призмы и т. д.). Каждое из перечисленных в таблице излучений заключает в себе энергию. Энергия, которая генерируется, распространяется и погло­ щается в виде электромагнитных волн, часто называется л у ч и с т о й

э н е р г и е й .

7.2. СВОЙСТВА И ПРИМЕНЕНИЕ ЛУЧЕЙ ОПТИЧЕСКОГО СПЕКТРА

Из всех видов излучений оптического спектра в сельском хозяйстве наиболее широко используется видимое излучение (свет).

В и д и м ы м называется такое излучение, которое может непо­ средственно вызвать зрительное ощущение. Границы диапазона види­

121

мого излучения условно принимаются такими: нижняя 380—400 нм, верхняя 760—780 нм. Излучение этого диапазона используется для со­ здания необходимого уровня освещенности в производственных, адми­ нистративных и бытовых помещениях. Необходимый уровень опреде­ ляется условиями видимости. В этом случае менее важна энергети­ ческая сторона процесса облучения.

Однако в сельскохозяйственном производстве свет применяется не только как средство освещения. При искусственном облучении рас­ тений, например в теплицах, видимое излучение облучающих устано­ вок является единственным источником энергии, которая в процессе

цессом.

Действие видимого излучения на животных и птиц пока еще недос­ таточно изучено, но установлено, что его влияние на продуктивность зависит не только от уровня освещенности, но и от продолжительности светового периода в сутки, чередования световых и темновых периодов

ит. д.

Внастоящее время в сельском хозяйстве широко используется и

ин ф р а к р а с н о е и з л у ч е н и е . Его диапазон начинается от верхней границы видимого света (780 нм) и заканчивается условно на длине волны 1 мм. Весь диапазон условно разбит на три зоны: ИК-А (780—1400 нм), ИК-В (1400—3000 нм), ИК-С (3000 нм—1 мм).

На одно из свойств этих лучей уже указывалось. Инфракрасные * лучи невидимы, значит, не могут вызвать зрительного ощущения.

Основным свойством инфракрасных лучей является тепловое дей­ ствие: при поглощении инфракрасных лучей тела нагреваются. По­ этому применяют их в основном для нагрева различных объектов и ма­ териалов и для сушки.

При облучении растений следует учитывать, что избыток инфра­ красных лучей может привести к чрезмерному перегреву и гибели рас­ тений.

При облучении животных инфракрасными лучами улучшается их общее развитие, обмен веществ, кровообращение, уменьшается вос­ приимчивость к болезням и т. д. Наиболее эффективны лучи зоны ИК-А. Они имеют наилучшую проникающую способность в ткани организма. Избыток инфракрасных лучей приводит к перегреву и ги­ бели клеток живых тканей (при температуре выше 43,5 °С). Это обстоя­ тельство используют, например, в целях дезинсекции зерна. Амбарные вредители при облучении нагреваются значительно сильнее зерна и погибают.

У л ь т р а ф и о л е т о в о е и з л у ч е н и е занимает диапазон длин волн от 400 до 1 нм. В интервале между 100 и 400 нм различают три зоны: УФ-А (315—400 нм), УФ-В (280—315 нм), УФ-С (100— 280 нм). Лучи этих зон обладают различными свойствами и, следова­ тельно, находят различное применение. Ультрафиолетовое излучение тоже является невидимым, но опасным для зрения. На растения ультра­ фиолетовое излучение с длиной волны короче 295 нм действует угне­

122