ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННАЯ СИСТЕМА ЗЕМЛЕДЕЛИЯ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2013 года по МПК A01B49/00 

Изобретение относится к области сельского хозяйства, в частности, к системам реализации технологий растениеводства и может быть использовано в отраслях полевого и тепличного земледелия при реализации экологически чистых устройств и технологий.

Известна система земледелия, в которой для снижения деградации почвы в результате давления ходовых колес тягово-транспортных агроагрегатов движение этих агрегатов по полям осуществляют упорядоченно, в частности, по постоянным технологическим колеям [Новиков Ю. Беседы о сельском хозяйстве. М.: Молодая гвардия, 1978. - 208 с.]. Недостатком известного технического решения является то, что агрегаты, работающие на жидком топливе, оказывают негативное влияние на экологию окружающей среды, а именно, при работе производятся выбросы в атмосферу отработанных газов. Кроме того эти агрегаты сложно автоматизировать.

Альтернативой известному техническому решению является использование в системах земледелия электрифицированной техники [Д.С. Стребков, Н.Ф., Королев В.А., Молоснов, В.Н. Топорков. Электрифицированная система в растениеводстве - направление технологической модернизации сельского хозяйства. История и перспективы / сб. «Вестник Государственного научного учреждения Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства» / под. ред. Д.С.Стребкова. Вып. №1 (5) / 2010. Серия Электротехнологии и энергетика сельского хозяйства». - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2010, с.67-81]. Однако для эффективного применения электрифицированных тягово-транспортных агроагрегатов необходим надежный и эффективный источник электроснабжения.

В качестве источника электроэнергии в электрифицированных системах земледелия может быть применено устройство электроснабжения, выполненное в виде резонансной электрической системы с однопроводниковой линией напряжением 0,5-500 кВ, резонансной частотой 0,1-100 кГц, включающее источник электрической энергии, инвертор, однопроводную линию, резонансные трансформаторы, выпрямитель, конденсатор [Стребков Д.С., Некрасов А.И. Резонансные методы передачи и применения электрической энергии. - М.: ВИЭСХ, 2008 - 352 с.]. Недостатком известного технического решения является то, что трасса прокладки однопроводниковой линии электропередачи может проходить в любом месте возделываемого поля. При таком способе электроснабжения колеса тягово-транспортных агрегатов при движении по полю оказывают негативные воздействия на почву, вызывая ее переуплотнение, ухудшение структуры и др. Известно, что подобное воздействие на почву резко снижает урожайность сельхозкультур, ухудшает качество сельскохозяйственной продукции. Одним из способов уменьшения вредных воздействий на почву является применение для движения сельскохозяйственной техники по полю постоянных технологических полос (колей). Для возможности использования при этом электрифицированных устройств при производстве экологически чистой сельхозпродукции технология использования постоянных технологических полос требует подачу на поле электроэнергии для электроснабжения тягово-транспортных средств.

Задачей предлагаемого изобретения является уменьшение негативных воздействий на экологию окружающей среды от электрифицированных тягово-транспортных агроагрегатов при выполнении агропроцессов, повышение степени автоматизации выполняемых агропроцессов.

В результате использования предлагаемого изобретения улучшаются экологические условия в зоне функционирования электрифицированной системы земледелия, повышается эффективность автоматизации процессов возделывания растений.

Вышеуказанный технический результат достигается тем, что в системе земледелия использована бесконтактная резонансная система электроснабжения, содержащая однопроводниковую линию электропередачи напряжением 0,5-500 кВ, резонансной частотой 0,1-100 кГц, первичный источник электрической энергии, инвертор, резонансные трансформаторы, бесконтактное энергоприемное устройство, система обратного преобразования энергии, при этом однопроводниковая линия электропередачи проложена по поверхности постоянных технологических колей, причем бесконтактное энергоприемное устройство размещено на днище в боковой части тягово-транспортного агроагрегата на уровне ходовых колес.

Технический результат достигается также тем, что в системе земледелия использована бесконтактная резонансная система электроснабжения, содержащая однопроводниковую линию электропередачи напряжением 0,5-500 кВ, резонансной частотой 0,1-100 кГц, первичный источник электрической энергии, инвертор, резонансные трансформаторы, бесконтактное энергоприемное устройство, выпрямитель, при этом однопроводниковая линия электропередачи проложена по поверхности постоянных технологических колей, причем бесконтактное энергоприемное устройство размещено, в ходовых колесах тягово-транспортного агроагрегата.

В другом варианте технический результат достигается также тем, что в системе земледелия, в которой в качестве тягово-транспортного агроагрегата применяют тросовый мостовой агрегат, использована бесконтактная резонансная система электроснабжения, содержащая однопроводниковую линию электропередачи напряжением 0,5-500 кВ, резонансной частотой 0,1-100 кГц, первичный источник электрической энергии, инвертор, однопроводную линию, резонансные трансформаторы, бесконтактное энергоприемное устройство, выпрямитель, аккумулятор, при этом в качестве однопроводниковой линии электропередачи применяют трос, а бесконтактное энергоприемное устройство размещено в непосредственной близости к тросу на расстоянии 10-50 мм.

Сущность изобретения поясняется фиг.1, фиг.2, фиг.3.

На фиг.1 представлена электрифицированная система земледелия, в которой тягово-транспортные агроагрегаты установлены и движутся по полям упорядоченно по постоянным технологическим колеям. Электрифицированная система земледелия содержит тягово-транспортный агроагрегат 1, передающую часть системы электроснабжения 2, однопроводниковую линию электропередачи 3, постоянные технологические колеи 4. Передающая часть бесконтактной резонансной системы электроснабжения 2 тягово-транспортный агроагрегат 1 содержит первичный источник электрической энергии 5, преобразователь частоты 6, резонансный высоковольтный трансформатор 7, резонансный конденсатор 8. На тягово-транспортном агроагрегате 1 установлены система обратного преобразования энергии 9, бесконтактное энергоприемное устройство 10, электропотребители 11. Бесконтактное энергоприемное устройство 10 размещено под днищем тягово-транспортного агроагрегата 1 и разделено с однопроводниковой линией электропередачи 8 воздушным промежутком 12. Однопроводниковая линия электропередачи 8 смонтирована в постоянных технологических колей 4 на возделываемом поле 13.

На фиг.2 приведена электрифицированная система земледелия, в которой тягово-транспортные агроагрегаты установлены и движутся по полям упорядоченно по постоянным технологическим колеям. На тягово-транспортном агроагрегате 1 бесконтактное энергоприемное устройство 10 размещено в ходовом колесе 14 на минимальном расстоянии от однопроводниковой линии электропередачи 3.

На фиг.3 приведена электрифицированная система земледелия, в которой тягово-транспортный агроагрегат реализован в виде тросового мостового агрегата. Тягово-транспортный агроагрегат 1 движется по возделываемому полю 13 вдоль троса 15. При этом трос 15 используется как однопроводниковая линия электропередачи, причем бесконтактное энергоприемное устройство 10 размещено в месте контакта тягово-транспортного агроагрегата 1 с тросом 15 в непосредственной близости от троса 15 на расстоянии 10-50 мм.

Устройство работает следующим образом. В нормальном штатном режиме эксплуатации от первичного источника электрической энергии 5 через преобразователь частоты 6, резонансный конденсатор 8, резонансный высоковольтный трансформатор 7 электрическая энергия поступает в однопроводниковую линию электропередачи 8. В пространстве вокруг однопроводниковой линии электропередачи 8 создаются бегущие и стоячие волны электромагнитного поля. При движении тягово-транспортного агроагрегата 1 вдоль однопроводниковой линии электропередачи 8 бесконтактное энергоприемное устройство 10 находится в электромагнитном поле однопроводниковой линии электропередачи 8. При этом электроэнергия от однопроводниковой линии электропередачи 8, проложенной в постоянной технологической колее 3, через воздушный промежуток 12 и бесконтактное энергоприемное устройство 10, расположенное в ходовом колесе 13 тягово-транспортного средства 1 или под днищем тягово-транспортного агроагрегата 1, поступает в систему обратного преобразования энергии 9 и далее электропотребителям 11 на тягово-транспортном агроагрегате 1.

При использовании для перемещения тягово-транспортного агроагрегата 1 троса 15 электроэнергия через воздушный промежуток 12 и бесконтактное энергоприемное устройство 10 поступает в систему обратного преобразования энергии 9 и далее на электропотребители 11 на тягово-транспортном агроагрегате 1.

Система по первому варианту выполнения содержит тягово-транспортные агроагрегаты, установленные и движущиеся по полям упорядоченно по постоянным технологическим колеям. В системе использована бесконтактная резонансная система электроснабжения, содержащая однопроводниковую линию электропередачи напряжением 0,5-500 кВ, резонансной частотой 0,1-100 кГц, первичный источник электрической энергии, инвертор, резонансные трансформаторы, бесконтактное энергоприемное устройство, систему обратного преобразования энергии. Однопроводниковая линия электропередачи проложена по поверхности постоянных технологических колей. Бесконтактное энергоприемное устройство размещено на днище в боковой части тягово-транспортного агроагрегата на уровне ходовых колес. Система по второму варианту отличается от вышеописанной системы наличием в системе электроснабжения выпрямителя и размещением бесконтактного энергоприемного устройства в ходовых колесах тягово-транспортного агроагрегата. В системе, выполненной по третьему варианту, в качестве тягово-транспортного агроагрегата применен тросовый мостовой агрегат, движущийся по полям по тросу. В ней также использована бесконтактная резонансная система электроснабжения, содержащая однопроводниковую линию электропередачи напряжением 0,5-500 кВ, резонансной частотой 0,1-100 кГц, первичный источник электрической энергии, инвертор, однопроводную линию, резонансные трансформаторы, бесконтактное энергоприемное устройство, выпрямитель и аккумулятор. В качестве однопроводниковой линии электропередачи применяют трос. Бесконтактное энергоприемное устройство размещено в непосредственной близости к тросу на расстоянии 10-50 мм. Такое конструктивное выполнение позволит уменьшить негативные воздействия на экологию окружающей среды от электрифицированных тягово-транспортных агроагрегатов при выполнении агропроцессов и повысить степень их автоматизации. 3 н.п. ф-лы, 3 ил.

1. Электрифицированная система земледелия, содержащая тягово-транспортные агроагрегаты, установленные и движущиеся по полям упорядоченно по постоянным технологическим колеям, отличающаяся тем, что в системе земледелия использована бесконтактная резонансная система электроснабжения, содержащая однопроводниковую линию электропередачи напряжением 0,5-500 кВ, резонансной частотой 0,1-100 кГц, первичный источник электрической энергии, инвертор, резонансные трансформаторы, бесконтактное энергоприемное устройство, система обратного преобразования энергии, при этом однопроводниковая линия электропередачи проложена по поверхности постоянных технологических колей, причем бесконтактное энергоприемное устройство размещено на днище в боковой части тягово-транспортного агроагрегата на уровне ходовых колес.

2. Электрифицированная система земледелия, содержащая тягово-транспортные агроагрегаты, установленные и движущиеся по полям упорядоченно по постоянным технологическим колеям, отличающаяся тем, что в системе земледелия использована бесконтактная резонансная система электроснабжения, содержащая однопроводниковую линию электропередачи напряжением 0,5-500 кВ, резонансной частотой 0,1-100 кГц, первичный источник электрической энергии, инвертор, резонансные трансформаторы, бесконтактное энергоприемное устройство, выпрямитель, при этом однопроводниковая линия электропередачи проложена по поверхности постоянных технологических колей, причем бесконтактное энергоприемное устройство размещено в ходовых колесах тягово-транспортного агроагрегата.

3. Электрифицированная система земледелия, в которой в качестве тягово-транспортного агроагрегата применяют тросовый мостовой агрегат, движущийся по полям по тросу, отличающаяся тем, что в системе земледелия использована бесконтактная резонансная система электроснабжения, содержащая однопроводниковую линию электропередачи напряжением 0,5-500 кВ, резонансной частотой 0,1-100 кГц, первичный источник электрической энергии, инвертор, однопроводную линию, резонансные трансформаторы, бесконтактное энергоприемное устройство, выпрямитель, аккумулятор, при этом в качестве однопроводниковой линии электропередачи применяют трос, а бесконтактное энергоприемное устройство размещено в непосредственной близости к тросу на расстоянии 10-50 мм.