Opublikowano: 17.XI.1965 50214 K1- 21g, 7/03 MKP UKD H05c 1/C2 Ibiblioteka' Uirz^du Peter* Twórca wynalazku: mgr inz. Andrzej Chmielewski Wlasciciel patentu: Politechnika Poznanska Katedra Elektryfikacji Rol¬ nictwa, Poznan (Polska) Sposób przegradzania wód przed przeplywem ryb przy zastosowaniu pola przeplywowego pradu elektrycznego oraz urzadzenie do stosowania tego sposobu Wynalazek dotyczy sposobu przegradzania wód przed przeplywem ryb przy zastosowaniu pola przeplywowego pradu elektrycznego, jak równiez urzadzenia do stosowania tego sposobu, wykona¬ nego w formie elektrycznej.Przegroda elektryczna dla ryb jest urzadzeniem, wytwarzajacym w wodzie, za pomoca odpowied¬ niego ukladu elektrod, pole przeplywowe pradu elektrycznego, majace okreslone wlasciwosci w przestrzeni i w czasie.Przegroda ma za zadanie, poprzez oddzialywa¬ nie pola elektrycznego ploszyc podplywajace do nieT ryby,' tzn. powstrzymywac je przed dosta¬ niem sie do obszaru niebezpiecznego lub zatrzy¬ mywac je i kierowac do specjalnie przygotowane¬ go przejscia.Przegrody elektryczne maja zazwyczaj postac jednego, czasem dwóch rzedów elektrod ruro¬ wych lub pretowych, zamocowanych pionowo w wodzie, w pewnych odleglosciach jedna od dru¬ giej i rozciagajacych sie na cala glebokosc wody od zwierciadla do dna. Elektrody wprowadzaja do wody prad elektryczny. W okreslonym obsza¬ rze, ograniczonym praktycznie do niezbyt szero¬ kiego pasa wzdluz rzedu elektrod, powstaje nie¬ jednorodne pole pradu elektrycznego.Natezenia tego pola sa najwieksze w poblizu elektrod i maleja w miare oddalania sie od nich.Ryby, podplywajac do przegrody podlegaja dzia¬ laniu coraz to wiekszych natezen pola., Przy' od- 15 20 25 30 powiednich wlasciwosciach przestrzennych tego pola (zaleznych od schematu zasilania i laczenia elektrod, oraz od geometrii ukladu elektrod i przy prawidlowym doborze parametrów pradu zasila¬ jacego ryby zdolaja „zorientowac sie" w polu i od¬ plynac w kierunku mniejszych natezen, do stref bezpiecznych.Bezposrednim miernikiem rybackiej jakosci przegrody jest sprawnosc jej dzialania (stosunek ilosci ryb nieprzepuszczonych do ilosci ryb pod¬ plywajacych — wyrazony w procentach).Przegrody elektryczne sa stosowane w rybact¬ wie sródladowym i morskim. Moga byc na przy¬ klad instalowane przed wiekszymi pompowniami, przed upustami wody na zbiornikach zaporowych, w miejscach poboru wody dla kanalów nawad¬ niajacych, w kanalach zrzutowych elektrowni wodnych i cieplnych, jako urzadzenia pomocnicze dla przeplawek, do róznych celów w gospodarst¬ wach rybackich, dla koncentracji ryb w procesie polowu itp. ~ W znanych przegrodach poslugiwano sie pra¬ dem stalym, jednokierunkowym pradem impulso¬ wym lub jednofazowym pradem zmiennym — nieprz^rywanym i przerywanym.Poczatkowo rozpowszechnily sie szczególnie dwa typy przegród tzw. przegroda Me Miliana i Bur- key'a. Przegroda Me Miliana ma uklad elektrod w postaci dwóch rzedów rur pionowych równo¬ leglych do siebie i rozmieszczonych w niewielkiej 5021450214 ¦ -¦i? 3 odleglosci jeden od drugiego. Jeden rzad elektrod polaczony jest z biegunem dodatnim, drugi — z biegunem ujemnym zródla pradu. W przegrodzie Burkey'a jedna elektroda jest rzad rur piono¬ wych, druga — rura lub lancuch, ulozona poziomo na dnie równolegle i nieco w przód (liczac w kie¬ runku z którego podplywaja ryby) w stosunku do pierwszej elektrody.Stosuje sie równiez przegrode konstrukcji Lethlean'a, która stanowia dwa rzedy równoleg¬ lych pionpwych rur. Przedni rzad sklada sie z grubych rur i jest podlaczony do bieguna do¬ datniego, zas tfrugi rzad — z rur znacznie cien¬ szych ustawionych w niewielkich odleglosciach jedna obok drugiej i jest podlaczony do bieguna ujemnego.Stosuje sie takze przegrody wedlug p^sTu Kreutzera. Jedna elektroda jest rzad rur piono¬ wych, druga — uziemnienie.Szczególnie dobrze znana jest przegroda posia¬ dajaca jednorzedowy uklad elektrod zasilany w okreslonym porzadku szescioma lub czterema potencjalami z transformatora, którego uzwojenie wtórne wyposazone jest w odpowiednia ilosc za¬ czepów. Stosuje sie jednofazowy prad zmienny — nieprzerywany lub przerywany.Cecha charakterystyczna wszystkich znanych przegród jest to, ze wytwarzaja one stacjonarne pole przeplywowe pradu elektrycznego. Oznacza to, ze w polu tym wystepuja linie ekwipotencjal- ne, których przestrzenne polozenie jest niezmien¬ ne w czasie. Fakt ten jest zródlem pewnych utrudnien w „orientowaniu sie" ryb w polu. Od¬ dzialywanie pola elektrycznego na rybe jest tym silniejsze im wieksze jest tzw. napiecie postacio¬ we, (napiecie odkladajace sie na dlugosci ciala ryby, od glowy do pletwy ogonowej).W polu stacjonarnym bedzie ono zalezne nie tylko od oddalenia ryby od elektrod i istniejacego na elektrodach napiecia, ale takze od kata zawar¬ tego pomiedzy osia wzdluzna ryby a liniami ekwi- potencjonalnymi. Ryba ustawiona wzdluz linii ekwipotencjalnych praktycznie nie odczuwa dzia¬ lania pola elektrycznego, niezaleznie od odleglos¬ ci w jakiej znajduje sie od elektrod i przylozone¬ go do nich napiecia. W ustawieniu prostopadlym do linii ekwipotencjonalnych oddzialywanie pola na rybe jest najwieksze. Fig. 1 przedstawia krzy¬ wa obrazujaca wielkosc napiec postaciowych, dzialajacych na rybe w niejednorodnym polu sta¬ cjonarnym.Os a-a jest prostopadla do nieuwidocznionych na rysunku linii ekwipotencjalnych. Jezeli ryba znajduje sie w punkcie P pola i jest ustawiona wzdluz osi a-a, wtedy dziala na nia napiecie po¬ staciowe AUa, najwieksze z mozliwych w tym punkcie. Jezeli, pozostajac w punkcie P, ryba ustawi sie prostopadle do osi a-a nie bedzie na nia dzialalo zadne napiecie. W polozeniu posred¬ nim, na przyklad wzdluz osi b-b, napiecie posta¬ ciowe przyjmie wartosc posrednia AUb.Na skutek wyzej opisanych zjawisk utrudnione jest „zorientowanie sie" ryb w niejednorodnosci pola, czyli w tym — gdzie wystepuje pole silne a gdzie slabe. Fakt ten rzutuje na sprawnosc dzialania przegrody.Okazalo sie, ze mozna uniknac wyzej wymienio¬ nych niedogodnosci, jezeli wedlug wynalazku, za- 5 miast stacjonarnego pola przeplywowego zastosu¬ je sie nowe nieznane dotad pole niestacjonarne, (nie majace linii ekwipotencjalnych), które posta¬ nowiono nazwac polem ruchomym. Pole takie mozna uzyskac stosujac jeden rzad elektrod, zasi- io lanych pradem zmiennym z transformatora prze¬ twarzajacego prad trójfazowy na prad wielofazo¬ wy o ilosci faz 3x2" (gdzie n = 0, 1, 2, 3 ), przy czym kolejne elektrody w rzedzie musza byc podlaczone do zacisków uzwojen wtórnych stosow- 15 nie do kolejnosci wektorów napiec generowanych w tych uzwojeniach.Pole takie przesuwa sie wzdluz szeregu elektrod z predkoscia 20 k-f-d gdzie q — predkosc ruchu pola m/sek. k — ilosc faz pradu wielofazowego 25 f — czestotliwosc pradu zmiennego 1/sek. d — odstep miedzy sasiednimi elektrodami w metrach.Odstepy pomiedzy sasiednimi elektrodami w rze¬ dzie sa wszedzie jednakowe. 39 Na fig. 2 przedstawiono krzywa obrazujaca wielkosci napiec postaciowych, oddzialywujacych na rybe w niejednorodnym polu ruchomym.Ogólny charakter tej krzywej tzn. to, ze jest to krzywa zamknieta obejmujaca punkt P, zostal 35 przewidziany teoretycznie nie jako prosta konsek¬ wencja ruchomosci pola. Jednoczesnie ksztalt ten zostal potwierdzony w pomiarach laboratoryjnych w modelach przegród. W polu tym nie ma usta¬ wienia, w którym napiecie postaciowe byloby rów- 40 ne zeru.Na rybe ustawiona wzdluz osi x-x dziala mniej wiecej takie samo napiecie jak wzdluz osi y-y.Napiecia te sa proporcjonalne do napiecia zasila¬ jacego uklad elektrod i sa tym wieksze im blizej 45 elektrod znajduje sie ryba. Ulatwia to znacznie „orientacje" ryby, wplywajacej w obreb pola przegrody, gdyz w miare zblizania sie do rzedu elektrod, dziala na nia coraz to wieksze napiecie postaciowe i — na odwrót — w miare oddalania 50 sie napiecie to maleje prawie niezaleznie od jej polozenia katowego w stosunku do rzedu elektrod.Wyzej opisany uklad zasilania i laczenia elek¬ trod, zapewniajacy powstanie pola ruchomego, pozwala takze na uformowanie pola, w którym 55 natezenia, w miare zblizania sie do linii elektrod, narastaja powoli.Badania laboratoryjne wykazaly bowiem, ze mozna tutaj zastosowac znacznie wieksze- odstepy miedzy elektrodami bez naruszenia „szczelnosci" 60 w oddzialywaniu na ryby. Z tym zas laczy sie bezposrednio szybkosc narastania natezen pola.Jest to czynnik bardzo istotny dla sprawnosci dzialania przegrody.Poza nowymi wlasciwosciami przestrzennymi 65 pola i zwiazanym z tym innym oddzialywaniem/ / 5 na rybe, przegroda elektryczna wedlug wynalaz¬ ku charakteryzuje sie równiez zaletami konstruk- cyjno-eksploatacyjnymi, a mianowicie stanowi ona praktycznie symetryczne obciazenie sieci 3-fazo- wej, a ponadto odstepy miedzy sasiednimi elek¬ trodami moga byc 2—4 razy wieksze od odstepów koniecznych przy stosowaniu innych typów prze¬ gród, o innych schematach zasilania i laczenia elektrod.Zalety te odgrywaja istotna role szczególnie w przypadku duzych przegród posiadajacych duza rozpietosc przy duzych glebokosciach wody. Wtedy bowiem specjalnego znaczenia nabiera mozliwosc zasilania z sieci 3-fazowej przy symetrycznym ob¬ ciazeniu faz, a zwiekszenie odstepów miedzy elektrodami pozwala zmniejszyc ich liczbe, co z kolei upraszcza konstrukcje i montaz ukladu w wodzie.Okazalo sie, ze ze wzgledów techniczno-ekono¬ micznych najkorzystniej jest poslugiwac sie pra¬ dem szesciofazowym.Uklad polaczen przykladu wykonawczego urza¬ dzenia wedlug wynalazku pokazano na rysunku, na którym fig. 3 przedstawia schemat elektryczny przegrody zasilanej pradem szesciofazowym, fig. 4 — uklad wektorów napiec pradu trójfazo¬ wego, fig. 5 — uklad wektorów napiec pradu szesciofazowego.Pokazany na fig. 3 znany uklad przetwarzaja¬ cy prad trójfazowy na szesciofazowy ma uzwoje¬ nie pierwotne polaczone w gwiazde, z podlacze¬ niem przewodu zerowego od zera gwiazdy, zas uzwojenie wtórne polaczone w szescioramienna gwiazde. Z zaciskami 1, 2, 3, 4, 5, 6 polaczone sa elektrody przegrody wedlug kolejnosci zgodnej z kolejnoscia wektorów napiec, generowanych w poszczególnych uzwojeniach. I tak pierwsza elektroda polaczona jest z zaciskiem 1 (napiecie Uj), druga — z zaciskiem 2 (napiecie U2), siódma znów z zaciskiem 1 (napiecie Uj), ósma z zaci¬ skiem 2 (napiecie U2) itd. Uklad elektrod dzieli sie jakoby na sekcje (I, II ), skladajace sie z szesciu elektrod i polaczone pomiedzy soba rów¬ nolegle. Ilosc sekcji moze byc dowolnie zwieksza¬ na w zaleznosci od potrzeby (dlugosc przegrody).Do przetwarzania pradu trójfazowego na prad szesciofazowy mozna wykorzystac kazdy uklad transformatorów, w którym wystepuje tak zwane magnesowanie swobodne, na przyklad uklad, Dokonano jednej poprawtó M^£Sf tf 6 w którym uzwojenie pierwotne jest polaczone w trójkat lub w gwiazde, z podlaczeniem przewo¬ du zerowego do zera gwiazdy, zas uzwojenie wtórne jest polaczone w szescioramienna gwiazde 5 lub szesciobok.Stosowac mozna rózne sposoby mocowania elektrod. Elektrody nalezy doprowadzac do dna lub w miare moznosci wbijac je w dno. Izolacja elektrod od dna jest zbedna, poniewaz jak to 10 stwierdzono w praktyce — przewodnosc wlasciwa dna jest zawsze mniejsza niz przewodnosc wlas¬ ciwa wody. Jako konstrukcje nosne mozna stoso¬ wac mosty lub pomosty metalowe, betonowe lub drewniane, pontony, liny i zwykle pale. 15 Ze wzgledu na zwiekszenie sprawnosci dziala¬ nia przegrody, w niektórych przypadkach jest rze¬ cza konieczna, szczególnie wtedy, gdy ryby plyna na przegrode z pradem wody, azeby uklad zasila¬ nia wyposazony byl w urzadzenie do cyklicznego 20 przerywania pradu. PL