Дослідження електропривода електротехнологічного комплексу для передпосівної обробки насіння в магнітному полі

Abstract

Об’єкт дослідження –технологічний процес передпосівної обробки насіння в магнітному полі. Предмет дослідження – закономірності функціонування електротехнологічного комплексу передпосівної обробки насіння в магнітному полі. Методи дослідження та апаратура: дослідження просторово-енергетичних характеристик магнітного поля пристрою для обробки насіння виконувалися з використанням спеціалізованого програмного комплексу ELCUT. Лабораторні експериментальні дослідження проводилися на спеціально розробленій установці із застосуванням методів планування експерименту. Обробка отриманих результатів здійснювалася із використанням математико-статистичних методів аналізу даних на ПЕОМ, зокрема регресійного та дисперсійного аналізу, у програмних середовищах Mathcad 2001 Professional, Curve Expert 1.3 та Advanced Grapher. Експериментально встановлено вплив магнітного поля на показники енергії проростання та схожості насіння зернових культур, інтенсивність водопоглинання та біометричні характеристики проростків. Отримані результати дозволили визначити оптимальні режими магнітної обробки насіння. Обґрунтовано параметри та розроблено електротехнологічний комплекс для передпосівної обробки насіння в магнітному полі, а також проведено його експериментальне дослідження в лабораторних умовах. Додатково виконано дослідження електроприводу електротехнологічного комплексу, що дозволило оцінити його працездатність та відповідність вимогам технологічного процесу. Галузь застосування – сільське господарство. 1.Нині замість мінеральних добрив для підвищення врожайності сільськогосподарських культур та хімічних засобів засобу рослин почали застосовуватися електрофізичні методи. Магнітна обробка насіння, забезпечуючи підвищення урожайності та якості товарної продукції, порівняно з іншими електрофізичними методами є високопродуктивним, менш затратним, енергозберігаючим та безпечним для обслуговуючого персоналу методом. Найдоцільніше її здійснювати на установках транспортерного типу у знакозмінному магнітному полі, створюваного постійними магнітами, які не потребують спеціальних джерел живлення, додаткових затрат на експлуатацію, забезпечують високу продуктивність і є екологічно безпечними. 2.Проведені експериментальні дослідження зміни під дією магнітного поля енергії проростання, схожості та водопоглинання насіння пшениці, жита, ячменю, вівса, кукурудзи, біометричних показників паростків підтвердили адекватність отриманих аналітичних залежностей та встановлених діючих факторів при магнітній обробці насіння: магнітна індукція та її градієнт, а також швидкість руху насіння у магнітному полі. Ефект обробки насіння залежить від квадрату магнітної індукції та швидкості руху насіння в магнітному полі. Полюсна поділка є менш суттєвим фактором, оскільки у межах її зміни 0,23±0,09 м енергія проростання насіння та схожість змінюються не більше, ніж на 5 %. Під дією магнітного поля покращуються посівні якості насіння, його водопоглинання та біометричні показники рослин. Найбільші їх значення отримані при магнітній індукції 0,065 Тл, чотирикратному перемагнічуванні, полюсній поділці 0,23 м і швидкості руху насіння 0,4 м/с. За такого режиму обробки енергія проростання насіння збільшувалася порівняно з контролем на 24 – 54 %, а схожість – на 20 – 30 %. При магнітній індукції, що перевищує 0,13 Тл, енергія проростання і схожість насіння змінюється несуттєво, але є більшими порівняно з контролем. Замочування насіння, обробленого в магнітному полі, у магнітоактивованій воді покращує на 3 – 4 % його посівні якості. Відносне водопоглинання насіння пшениці збільшувалося на 6 %, ячменю – на 11 %. 3.Визначений найефективніший режим обробки насіння зернових культур у магнітному полі був покладений в основу розробки електротехнологічного комплексу, який має транспортер, привод якого здійснюється від електродвигуна потужністю 0,04 кВт, і пристрій для магнітної обробки з 4 парами постійних магнітів на основі NdFeB, встановлених паралельно над і під стрічкою транспортера зі змінною полярністю з полюсною поділкою 0,23 м. Використовуючи розроблену імітаційну ELCUT-модель, встановлено, що магнітна індукція 0,065 Тл у центрі повітряного зазору забезпечується при використанні 4 пар постійних магнітів марки N38SH з розмірами 400х55х6,3 мм, розміщених на плиті з електротехнічної сталі Ст2211 товщиною 10 мм і повітряному зазорі 90 мм. Проведені експериментальні дослідження зміни магнітної індукції в повітряному зазорі підтвердили адекватність математичної моделі магнітного поля експериментальним даним. Відхилення магнітної індукції в робочій зоні обробки насіння від оптимального значення 0,065 Тл не перевищує 5%. 4.Завдяки передпосівній обробці насіння у магнітному полі врожайність підвищилася на 17 %. Питома енергоємність процесу передпосівної обробки насіння в магнітному полі становить 0,002 кВт∙год/т. 5. На основі отриманих аналітичних виразів, які описують електромеханічний перехідний процес при лінійному законі зміни у часі моменту статичних опорів робочої машини встановлено, що відхилення кутової швидкість двигуна від оптимального значення не перевищує 3,3 %, при зміні транспортованого насіння – 2,3 %, що є допустимим при магнітній обробці насіння. В усталеному режимі роботи швидкість руху стрічки транспортера обернено пропорційна напрузі на статорі електродвигуна. Перепад швидкості транспортера при допустимому відхиленні напруги 5 % та несиметрії напруги не перевищує 1,6 %.