авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА РОССИИ

КОНФЕРЕНЦИИ, КНИГИ, ПОСОБИЯ, НАУЧНЫЕ ИЗДАНИЯ

<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
-- [ Страница 1 ] --

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ

И СИСТЕМЫ

Уфа 2011

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное

образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный авиационный технический университет»

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ

И СИСТЕМЫ

Межвузовский научный сборник

Уфа 2011

УДК 621.3 ББК 31.2 Э45 Электротехнические комплексы и системы: межвузовский научный сборник;

Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т / Уфа: УГАТУ, 2011.– 267 с.

Представлены статьи профессорско-преподавательского состава, аспирантов, научных сотрудников УГАТУ, УГНТУ, УрФУ (г. Екатеринбург), ЮУрГУ (г. Челябинск), ИрГТУ (г. Иркутск) и других организаций. В статьях рассматриваются вопросы теории электрических машин, методики проектирования электротехнических комплексов и систем.

Сборник адресуется широкому кругу читателей.

Материалы статей публикуются в авторской редакции.

Редакционная д-р техн. наук, проф. Исмагилов Ф. Р. (отв. редактор), коллегия: д-р техн. наук, проф. Хайруллин И. Х., д-р техн. наук, проф. Рогинская Л. Э., д-р техн. наук, проф. Гизатуллин Ф. А., канд. техн. наук, доц. Валеев А. Р. (зам. отв. редактора).

ISBN 987-5-4221-0234-1 © Уфимский государственный авиационный технический университет, СОДЕРЖАНИЕ Исмагилов Ф. Р., Максимов В. А., Волкова Т. Ю., Елизарьев А. Ю., Валеев А. Р. Региональная карта расчетных районов территории Республики Башкортостан по толщине стенки гололеда....................................... 7  Ахматнабиев Ф. С., Андреев Д. М., Вахитов К. Ш. Автономный мобильный источник электропитания.................................................................... 13  Афанасьев В. В. Анализ факторов, влияющих на надежность электроэнергетической системы и их учет при расчете структурной и балансовой надежности......................................................................................... 15  Зяблицев П. А. Особенности исследования топливорегулирующей аппаратуры с улучшенными технико-эксплуатационными параметрами............................................................................................................... 18  Воронин С. Г., Согрин А. И., Швалев Е. С., Кислицин В. И.

Бесконтактный дизель-генератор с комбинированным возбуждением.............. 20  Рахманова Ю. В., Гуляев Е. Н. Обеспечение электромагнитной совместимости полупроводниковых комплексов с сетью и нагрузкой.............. 26  Нестеров А. В., Нестеров С. В. О вычислительных аспектах моделирования нестационарных электроприводов уравнением Матье.............. 31  Рогинская Л. Э., Горбунов А. С. Расчет и выбор ферромагнитных модулей для автономных инверторов..................................................................... 35  Терешин В. Г. О динамических характеристиках осцилляторного гироскопа с вибрирующим ободом......................................................................... 40  Коняев А. Ю., Коняев И. А., Маркин Н. Е. Улучшение характеристик электродинамических сепараторов с вращающимся магнитным полем............. 43  Степанов В. П., Выровчикова Ю. С. Построение расчетной упорядоченной диаграммы выбросов и провалов реактивной нагрузки на стадии проектирования........................................................................................ 48  Ганджа С. А. Разработка программного комплекса для оптимального проектирования вентильных электрических машин с аксиальным магнитным потоком.................................................................................................. 51  Беляевский Р. В. О влиянии конденсаторных установок на статическую устойчивость асинхронных двигателей...................................... 56  Гизатуллин Ф. А., Салихов Р. М., Чигвинцев В. А., Лобанов А. В.

Измерение пробивных напряжений плазменных свечей зажигания газотурбинных двигателей....................................................................................... 60  Клиначев Н. В., Коробатов Д. В., Согрин А. И., Кульмухаметова А. С.

Система контроля параметров изоляции электрооборудования в рабочих режимах.................................................................................................... 63  Хайруллин И. Х., Кабиров А. М. Ликвидация перегруза ВЛ и АТ путем деления сети............................................................................................................... 68  Хайруллин И. Х., Чильдинов П. А. Электромеханические двигатели, применяемые в мотор-колесах................................................................................. 73  Денисов В. А., Жуков А. В. Математическая модель электромеханической части системы компенсации износа режущего инструмента............................................................................................................... 75  Султангалеев Р. Н., Пашали Д. Ю., Матвеев Е. Л., Слепец И. А.

Жидкокристаллические индикаторы в информационно измерительных системах стендов для исследования электрических машин......................................................................................................................... 78  Караваев А. А. Улучшение показателей качества электроэнергии с помощью компенсации реактивной мощности................................................... 82  Ганджа С. А. Сравнительный анализ различных конструкций вентильных машин с аксиальным магнитным потоком........................................ 87  Лобанов А. В., Салихов Р. М., Тумашев Н. Р., Нугуманов Н. И.

Емкостная система зажигания апериодического разряда с частичным резервированием........................................................................................................ 92  Багаев В. А., Рынгач В. Н. Энергосбережение на ФГУП УАПО.......................... 94  Фаттахов К. М., Фаттахов Р. К. Исследование устойчивой (рабочей) части механической характеристики асинхронного двигателя............................ 98  Пашали Д. Ю., Алтынбаева З. М., Вурсал Д. Н. Конструкции свободнопоточных микроГЭС: особенности проектирования, оценка экономической эффективности и перспективы использования в Республике Башкортостан................................................................................... 110  Саттаров Р. Р., Риянов Л. Н. Автономные источники питания малой мощности.................................................................................................................. 114  Уразбахтина Н. Г., Стыскин А. В., Ищейкина Т. М. Исследование синхронного электропривода с линейной механической характеристикой и регуляторами скорости различного типа............................. 119  Браславский И. Я., Костылев А. В., Есаулкова Д. В. Прогнозирование нагрузок в электроприводе с использованием нейросетевого анализа............. 124  Шартдинова Ю. Ф., Хайруллин И. Х. Провод линии электропередач.............. 128  Фаттахов К. М., Фаттахов Р. К. Аналитический метод расчета устойчивой (рабочей) части механической характеристики асинхронного двигателя......................................................................................... 132  Саттаров Р. Р., Гареев А. Ш. Влияние группы соединения обмоток трансформаторов на глубину провалов напряжения у потребителей при коротких замыканиях в сети 110 кВ.............................................................. 138  Михеев А. А., Дунаев М. П. Пути модернизации лесосушильных камер с естественной циркуляцией.................................................................................. 141  Стыскин А. В. Применение свойства разветвленных ферромагнитных сердечников при синтезе параметрических трансформаторов.......................... 145  Козлов Д. В. Метод аппроксимации поверхности переключения в задаче оптимального быстродействия............................................................... 149  Исмагилов Ф. Р., Афанасьев Ю. В., Султангалеев Р. Н., Фаррахов Д. Р., Гайсин Р. А. Автоматизированный стенд для испытаний электрических машин................................................................... 153  Суслов К. В., Смирнов А. С., Солонина Н. Н. Раздельное измерение основной и высшей гармоник потребителей на вводе потребителей................ 157  Лобанов А. В., Зарипова А. Р. Разработка виртуального лабораторного комплекса................................................................................................................. 162  Фролов В. А., Быков П. В. Проблемы эксплуатации силовых масляных трансформаторов..................................................................................................... 167  Пашали Д. Ю., Хайруллин И. Х., Бойкова О. А. Метод контроля прочностных факторов деталей летательных аппаратов.................................... 168  Зюзев А. М., Метельков В. П., Степанюк Д. П. Влияние ограничений по нагреву и просадке напряжения на пусковые режимы асинхронных электроприводов...................................................................................................... 172  Саттаров Р. Р., Алмаев М. А. Моделирование и оптимизация электромеханического вибродвижителя............................................................... 177  Болотовский Ю. И., Рогинская Л. Э. Точность задания временных интервалов при моделировании электромеханических систем......................... 182  Алетдинов Р. Ф., Волкова Т. А. Применение LC-преобразователей в промышленности.................................................................................................. 187  Каримов В. И. Экспериментальная установка для исследования интеллектуальных систем регулирования частоты электромашинного преобразователя....................................................................................................... 190  Байбурин И. Х. О теоретических исследованиях процессов в плазменных свечах............................................................................................... 193  Волкова Т. Ю., Валеев А. Р., Кашбуллин Р. Р. Винтовые сваи в энергетике.............................................................................................................. 196  Костюкова Т. П., Рогинская Л. Э., Уразбахтина Н. Г., Шапиро С. В.

Определение параметров фазапреобразующих трансформаторов.................... 198  Хасанов З. М., Габдуллин Р. Х., Хасанова Н. В., Короткин А. В.

Разработка частотно-регулируемого электропривода троллейбуса с прямым управлением момента асинхронного двигателя................................. 202  Волкова Т. А., Алетдинов Р. Ф. Зарубежный опыт работ в области электрогидродинамики применительно к электростатическим преобразователям энергии...................................................................................... 209  Исмагилов Ф. Р., Янгиров И. Ф., Хайруллин И. Х. Спиральный датчик вращательно-колебательных движений................................................................ 213  Бардин С. В., Радионов А. А., Радионова Л. В., Ульянов Д. В. Снижение потребления электроэнергии при волочении стальной проволоки средствами автоматизированного электропривода............................................. 219  Кашбуллин Р. Р., Волкова Т. Ю. Однопроводная передача электроэнергии........................................................................................................ 223  Хайруллин И. Х., Исмагилов Ф. Р., Янгиров И. Ф. Индуктивный спиральный преобразователь скорости и ускорения........................................... 225  Волкова Т. Ю., Валеев А. Р., Кашбуллин Р. Р. Сложные задачи при проектировании линий электропередач........................................................ 232  Хайруллин И. Х., Вавилов В. Е., Охотников М. В. Сравнительный анализ современных конструкций магнитных опор............................................ 234  Рогинская Л. Э., Исмагилов Р. Р., Рахманова Ю. В. Совместная работа индукторов с магнитопроводом с преобразователем частоты........................... 239  Куляпин В. М., Аслямов И. М. Электрический разряд в системах электрооборудования летательных аппаратов..................................................... 242  Фаттахов К. М., Фаттахов Р. К. Метод приближенного расчета и построения механической характеристики асинхронного двигателя с использованием паспортно-каталожных данных, общей формулы Клосса и приема кусочно-линейной аппроксимации.......................................... 251  Исмагилов Ф. Р., Полихач Е. А., Фаррахов Д. Р., Ямалов И. И.

Разработка микропроцессорной системы зажигания для автономных объектов.................................................................................................................... 262  Список авторов........................................................................................................ 265  УДК 621. Ф. Р. ИСМАГИЛОВ, В. А. МАКСИМОВ, Т. Ю. ВОЛКОВА, А. Ю. ЕЛИЗАРЬЕВ, А. Р. ВАЛЕЕВ ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет РЕГИОНАЛЬНАЯ КАРТА РАСЧЕТНЫХ РАЙОНОВ ТЕРРИТОРИИ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН ПО ТОЛЩИНЕ СТЕНКИ ГОЛОЛЕДА Глобальные изменения климата, наблюдаемые в последнее время, приводят к тому, что складывается устойчивая тенденция постоянного усиления гололедных и ветровых явлений. Климат становится мягче, а гололед и ветер – чаще и жестче.

Проблемы надежного энергоснабжения потребителей в гололедно ветровых регионах становится весьма актуальными как у нас в стране, так и за рубежом. В конце 2010 – начале 2011 гг. «ледяные дожди» привели к масштабным авариям в Западной Европе, Скандинавии, Прибалтике, Японии, Китае, десятках штатов США. В России пострадали территории Приволжского федерального округа: Ульяновская и Самарская области, Республика Татарстан.

Особенно сильно пострадали регионы Центрального федерального округа – население более чем 500 тысяч человек, промышленно-хозяйственный комплексы и социальные объекты на длительное время остались без энергоснабжения. Убытки исчислялись сотнями миллионов рублей.

В этих условиях, достоверное гололедное районирование территории очень важно. Такая работа была выполнена по Республике Башкортостан.

Согласно требований ПУЭ-7 [1] районирование территории Республики Башкортостан по толщине стенки гололеда выполнена с 25-летней повторяемостью гололедных нагрузок.

Построение региональной карты рассматриваемой территории выполнено на гипсометрической карте Республики Башкортостан по изогипсовым линиям абсолютных отметок местности над уровнем моря, определенным на основании графиков высотной зависимости.

В основу районирования положены две классические научные методики ВНИИЭ:

– принцип высотной зависимости абсолютных отметок местности над уровнем моря;

– применение при определении максимальных величин гололедных отложений функций предельных распределений.

Применение указанных методик повышает и определяет достоверность регионального районирования территории по гололеду.

Основополагающей базой являются, как регламентировано Руководящими указаниями ВНИИЭ 2005 г., исходные данные эксплуатации аварийных повреждений и гололедных отложений, зафиксированные на проводах ВЛ «Башкирэнерго» с 1985 по 2010 г. Одновременно учитывался опыт разработки предшествующих карт Республики Башкортостан за этот период.

Впервые гололедная карта только части территории Республики Башкортостан – Бугульмино-Белебеевской возвышенности – была разработана ВНИИЭ по принципу высотной зависимости в 1961 г. После разрушительных гололедных аварий 1955–1957 гг. в Аксаковском энергоузле [3]. Эта часть Республики Башкортостан относилась ко II району по гололеду, но в результате исследований были выявлены в этой зоне как III, IV, так и особые районы гололедности. В последующем, гололедная карта Республики Башкортостан уточнялась и пополнялась в 1986 г. и в последний раз в 2006 г. [4].

В зависимости от рельефа местности и его макро- и микроклиматических особенностей выделяют пять типов рельефа на территории Республики Башкортостан западнее 57 восточной долготы [5]:

Тип А – равнина. Плоская или пересеченная небольшими балками и оврагами местность с относительным превышением в отдельных случаях до 100 м (или медленным повышением);

Тип Б – возвышенность, подтип I и II – вершины и наветренный склон;

Тип Б – возвышенность, подтип IV – открытая долина;

Тип Б – возвышенность, подтип V – подветренный склон;

Тип Б – возвышенность, подтип VI – закрытая долина.

Для выше указанных типов рельефа построены графики зависимостей приведенных толщин стенок гололеда от абсолютных отметок местности над уровнем моря. Графики представлены на рис. 1–5.

Тип А – равнина Рис. 1. Зависимость толщины стенки гололеда b от высоты места h Тип Б – возвышенность, подтип I и II – вершина и наветренный склон Рис. 2. Зависимость толщины стенки гололеда b от высоты места h Тип Б – возвышенность, подтип IV – открытая долина Рис. 3. Зависимость толщины стенки гололеда b от высоты места h Тип Б – возвышенность, подтип V – подветренный склон Рис. 4. Зависимость толщины стенки гололеда b от высоты места h b, мм 15 31 46 50 52 53 5 h, м 300 325 350 375 400 425 450 475 500 525 550 Тип Б – возвышенность, подтип VI – закрытая долина Рис. 5. Зависимость толщины стенки гололеда b от высоты места h Районы климатических условий по гололеду территории Республики Башкортостан западнее 57° восточной долготы в зависимости от типа рельефа и абсолютных отметок местности над уровнем моря приведены в табл. 1.

Таблица Абсолютные высоты над уровнем моря (м) районов по гололеду по типам рельефа до 57° в.д.

Рельеф I II III IV V VI Равнина св.100 св. до 100 св. 150 – – до 125 до Вершина и св. 300 св. наветренный – – до 300 св. до 400 до склон Открытая долина св. до 225 св. 375 – – – до Подветренный св.280 св. до 280 св. 425 – – склон до 350 до Закрытая долина св. до 400 св. 550 – – – до Для территории РБ восточнее 57° восточной долготы (Уральские горы) по научной методике ВНИИЭ обработаны многолетние данные эксплуатации ВЛ. Построен график высотной зависимости приведенной толщины стенки гололеда b от абсолютных отметок местности над уровнем моря h, график изображен на рис. 6.

Районы климатических условий по гололеду территории РБ восточнее 57° восточной долготы в зависимости от абсолютных отметок местности над уровнем моря приведены в табл. 2.

Рис. 6. График высотной зависимости приведенной толщины стенки гололеда на ВЛ по Уралу Таблица Районы гололедности в зависимости от абсолютных отметок местности по Уралу РКУ по Интервал b, мм по Толщина стенки Абсолют. отметки, м гололеду РКУ гололеда b, мм II 10,1-15,0 15,0 360- III 15,1-20,0 20,0 440- IV 20,1-25,0 25,0 520- V 25,1-30,0 30,0 600- VI 30,1-35,0 35,0 680- VII 35,1-40,0 40,0 760- Особый 40,1-45,0 и более 45,0 и более более При определении максимальных приведенных величин гололедных отложений на ВЛ и гололедных станках ГМС с учетом одинаковости их абсолютных отметок местности и типа рельефа используется, как указано выше, предельные законы распределений.

Ранее при построении региональных карт климатического районирования использовался Второй предельный закон распределения максимальных нагрузок по Фишеру или Третий предельный закон распределения по Вейбуллу. ВНИИЭ были приведены расчеты по определению погрешностей по этим законам, которые показали, что климатические величины по Второму предельному закону распределения значительно завышены, а при применении Третьего предельного закона распределения – занижены.

Поэтому в Руководящих указаниях ВНИИЭ 2005 г. рекомендовано применять для построения региональных карт Первый предельный закон распределения по Гумбелю вида F b e e b, где b – приведенная толщина стенки гололеда, мм;

, – параметры распределения.

В связи с вышесказанным, в данной работе применен Первый предельный закон распределения по Гумбелю.

Приведенные толщины стенок гололеда b, которые составляют ряд наблюдений на ВЛ и гололедных станках ГМС, ранжируют в возрастающем порядке по формуле m F b, n где m – порядковый номер члена ряда;

n – общее число членов в ряду.

Далее составляется таблица интегральных повторяемостей в %.

На графике интегральных повторяемостей по оси ординат откладывались значения толщины стенок гололеда b, мм, а по оси абсцисс – соответствующие обеспеченности, %.

Если функция на графике не спрямлялась и имела изгиб выпуклостью вверх, для повышения точности определения b в работе использовалась функция двухэкспоненциального трехпараметрическго распределения следующего вида b F b e Ae, где A,, – параметры распределения.

Региональная карта расчетных районов территории Республики Башкортостан по толщине стенки гололеда прошла все необходимые согласования и утверждена ОАО «Башкирэнерго» для практического применения с 2011 г.

Таким образом, региональная гололедная карта территории РБ является важнейшим нормативным документом с 25-летней повторяемостью максимальных приведенных стенок гололеда, направленным на повышение надежности работы существующих, проектируемых и строящихся воздушных линий электропередач всех классов напряжений.

Применение в данной работе двух классических научных методик ВНИИЭ – принципа высотной зависимости и функции Первого предельного распределения максимальных нагрузок по Гумбелю – повышает и определяет достоверность гололедного районирования территории РБ.

По разработанной региональной карте расчетных районов по гололеду Республики Башкортостан после нанесения существующих ВЛ эксплуатационный персонал решает следующие задачи:

а) производит экспертную оценку подверженности воздушных линий всех классов напряжений гололедным нагрузкам;

б) проверяет существующие ВЛ на соответствие фактическим гололедным нагрузкам;

в) при несоответствии этих ВЛ осуществляет комплекс технических мероприятий: внедрение схем плавок гололеда на постоянном и переменном токе, оснащение ВЛ системами мониторинга о климатических параметрах, реконструкция ВЛ, замена ослабленных элементов и т.д.;

г) выдает обоснованные технические условия на проектирование и строительство новых ВЛ.

По мере накопления опыта эксплуатации ВЛ необходимо периодически уточнять карты климатического районирования тех или иных зон территорий путем обработки исходных данных по научным методикам ВНИИЭ.

Список литературы 1. Правила устройства электроустановок, раздел 2.-М., НЦЭМАС, 2003.

№7.

2. Руководящие указания ВНИИЭ по определению климатических параметров и нагрузок с разной обеспеченностью в зависимости от ответственности ВЛ – М.: 2005.

3. Бургсдорф В.В.. Изучение и разработка расчетных климатических условий в районе Бугульмино-Белебеевской возвышенности – М.:1961.

4. Исмагилов Ф.Р., Максимов В.А., Шакиров Р.Г. Региональная карта расчетных районов по гололеду Башкирии. Журнал Электрические станции №10, 2008.

5. Отчет «Разработка региональной карты расчетных гололедных нагрузок на воздушных линиях электропередачи на территории Башкирии».

Уральская ГМС – Свердловск, 1989.

УДК 504:621. Ф. С. АХМАТНАБИЕВ, Д. М. АНДРЕЕВ, К. Ш. ВАХИТОВ ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет АВТОНОМНЫЙ МОБИЛЬНЫЙ ИСТОЧНИК ЭЛЕКТРОПИТАНИЯ В Министерстве Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий МЧС России приняты на «вооружение» мотоциклы «Урал», как мобильные аварийно-спасательные транспортные средства, предназначенные для экстренной доставки к месту аварии спасателей и специального оборудования, проведения первичной радиационной и химической разведки, выполнения первоочередных аварийно-спасательных работ, оказания первой медицинской помощи пострадавшим. Два базовых мотоцикла с усиленной подвеской МАСТС-М - для доставки спасателей и медицинского оборудования и МАСТС С - для доставки спасателей и аварийно-спасательного оборудования.

Навесное оборудование МАСТС-М и МАСТС-С аналогичное и включает навесные контейнеры для специального оборудования:

инструмент аварийно-спасательный (для МАСТС-С), медицинские средства (для МАСТС-М), средства радиационной и химической разведки, индивидуальные средства защиты, средства связи, средства специальной и звуковой сигнализации. При этом основной инструмент это гидравлические ручные ножницы. Даже на специальных байках BMW, сделанных по заказу министерства, мотоспасатели ездят с ранцевой комплектацией. Пока их экипажа на всю Москву. Если выяснится, что они действительно эффективнее существующих методов спасения, МЧС расширит это подразделение.

Мотоцикл может легко объехать завалы разрушенных зданий, пробки загруженного города, преодолевать бездорожье и при этом поддерживать приличную скорость. Мотоциклы стояли на вооружении действующей армии.

Но по приезду на место аварии эту машину выключают, а можно было бы использовать двигатель мотоцикла как привод аварийного источника электропитания. В первом приближенном и простом использовании мотоцикла, как источника света с применением специального электрического генератора, можно получить мощности, сопоставимые с мощностью двигателя самого мотоцикла. В аварийных ситуациях «свет », как освещение, очень необходим, и один мотоцикл, имея 40 л.с. мощности, может крутить генератор мощностью 25-30 кВт и работать лишь на эти цели.

Другое применение аварийного источника электропитания обеспечение работы специального электроинструмента. Рабочее напряжение электроинструмента и вспомогательной оснастки должно быть рассчитано на 12 или 24 В по условиям электробезопасности.

Напряжение 12 В или 24 В заманчиво хотя бы потому, что оно применяется на автомобильном транспорте и уже существует небольшой перечень электроприемников этого класса напряжения. Удачные модели инструментов и оснастки, предназначенных для аварийных ситуаций, далее могут стать универсальными, а в массовом производстве снизится их себестоимость.

Требования к специальному электроинструменту можно рассматривать отдельно, и после создания источника, т.е. генератора. Генератор может быть машиной постоянного тока, переменного тока, промышленной или другой, более высокой частоты. Варианты принятых решений по генераторам одновременно нужно будет согласовать с принципом выполнения инструментов и оснастки.

Неизменными останутся требования к мощности инструмента.

Необходимо резать, кусать, гнуть металлы, если нужно полноценно заменять инструменты с гидроприводом. В этом направлении задачу можно решить применением силовых токовых цепей или перейти на другие принципы построения инструмента, так как у электричества таких возможностей больше.

Как вариант, можно рассмотреть прогрессивные сварочные технологии и оборудование.

Следующим является требование к массогабаритным показателям инструмента, оснастки и генератора. Эту проблему нужно решить так же, как и в авиации, т.е. по принципам, по которым построено электрооборудование летательных аппаратов: если оборудование предназначено для спасения человеческой жизни, то можно смириться и с малым ресурсом эксплуатации и с высоким коэффициентом плотности тока в проводнике с целью облегчения.

Необходимо также применение современных, легких, полимерных, диэлектрических материалов, может даже дорогих.

При наличии серьезного источника питания на месте аварии расширяются и возможности скорой медицинской помощи. Тогда скорая помощь, работающая в чрезвычайных ситуациях, должно оснащаться и специальным медицинским оборудованием, адаптированным к мобильному автономному источнику питания или у генератора должен быть преобразовательный блок, приемлемый в таких случаях.

Если появятся наборы специальных инструментов данного класса и произойдет расширение ассортимента инструментов, применяемых в аварийных ситуациях, то можно предусмотреть варианты раздельной эксплуатации генераторов. В таком случае можно будет рассмотреть вариант расчленения и соединения с другим приводом через специальный или универсальный редуктор.

В развитии темы можно рассматривать варианты работы автономного мобильного источника электропитания совместно с легковыми автомобилями, благо их количество настолько возросло, что их можно встретить везде и всегда, иногда и как причину аварийных ситуаций.

С другой стороны как вариант, можно взять самый временный, экономичный агрегат автономного электропитания и придать ему мобильность мотоцикла.

УДК 621.311.019. В. В. АФАНАСЬЕВ Филиал ОАО «СО ЕЭС» «Объединенное диспетчерское управление энергосистемами Юга»

АНАЛИЗ ФАКТОРОВ, ВЛИЯЮЩИХ НА НАДЕЖНОСТЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ И ИХ УЧЕТ ПРИ РАСЧЕТЕ СТРУКТУРНОЙ И БАЛАНСОВОЙ НАДЕЖНОСТИ Вопрос надежности представляется довольно разносторонним и многоуровневым. Так сложилось, что в России под надежностью ЭЭС долгое время понималась надежность электроснабжения конкретного потребителя [1 3], учитываемая в процессе проектирования, строительства и дальнейшего развития системы. В последнее время в связи с участившимися авариями в ЭЭС, спроектированными с учетом надежности электроснабжения [4], все чаще встает вопрос оценки надежности самой ЭЭС.

Целью данной работы является установление основных факторов, оказывающих влияние на уровень надежности электроэнергетической системы, а также приемлемого способа учета этих факторов при расчете структурной и балансовой надежности.

Проведенный анализ статистических данных, полученных из журнала технологических нарушений (ТН) по Ставропольской ЭЭС показал, что надежность электроэнергетической системы в основном определяется отказами линий электропередач и генерирующих мощностей, так как по этой причине наблюдается наибольшее время простоя оборудования в аварийном ремонте.

По этим данным были определены коэффициенты готовности линий электропередач и блоков генерирующих мощностей, которые находятся в пределах 0,99-0,999. Первым фактором по длительности восстановления, влияющим на надежность ЭЭС, является износ технологического оборудования ЛЭП и ГРЭС;

вторым – погодные условия, которые оказывают значительное влияние на ЛЭП;

и третьим – человеческий фактор.

Для определения надежности электроснабжения наиболее значимых узлов ЭЭС проведен расчет структурной надежности, при этом учитывались только линии и подстанции напряжением 330 кВ.

Расчеты проводились для случаев: работоспособны все линии и отказ одной из линий. Надежность рассчитывалась как вероятность нарушения связи между генерирующими мощностями, расположенными на СтГРЭС и НевГРЭС, и узлом ЭЭС. При расчете структурной надежности использовался метод на основе пространства состояний [5]. Для ограничения количества состояний предполагалось, что вероятность отказа одновременно более чем 4 линий равна нулю. Коэффициент готовности линий принят равным 0.99 и включает в себя надежность оборудования подстанций, связанного с линией (трансформаторы тока, конденсаторы связи, выключатели и т. д.). Коэффициенты готовности узлов приняты за единицу, так как по статистическим данным отказы подстанций происходят значительно реже отказов линий.

Результаты расчета структурной надежности показывают, что при всех работоспособных линиях 330 кВ структурная надежность любого из потребителей (узлов) находится в пределах 0.9996 – 1.0000, что является достаточно хорошим показателем, при котором нарушение электроснабжения потребителя составляет не более 3,5 часов в год. Однако при отказе некоторых линий 330 кВ структурная надежность может значительно уменьшаться – до значения 0.9701, что соответствует общей длительности перерывов в электроснабжении 261.9 часов в год. Вследствие того, что при расчетах не учитывались линии 110 кВ, вероятность безотказной работы оказывается несколько заниженной.

Расчет структурной надежности позволяет определять надежность электроснабжения узлов, но не учитывает вероятность недостатка генерируемой мощности для покрытия нагрузки потребителей. Учет данного обстоятельства возможен при расчете балансовой надежности, которая характеризуется показателями: средний недоотпуск электроэнергии и вероятность потери нагрузки (LOLP).

Для расчета балансовой надежности используется метод потери нагрузки в результате возникновения дефицита мощности [5]. При этом использовано следующее упрощение коэффициент готовности всех энергоблоков принят равным 0.996.

Результаты расчета балансовой надежности показывают, что при работе генерирующих мощностей только на покрытие нагрузки потребителей Ставропольской ЭЭС вероятность потери нагрузки LOLP составляет величину порядка 10-15. Данная величина не учитывает передачу мощности в другие региональные ЭЭС. Для расчета балансовой надежности с учетом передачи мощности в другие ЭЭС необходимо воспользоваться графиком суммарной мощности, производимой на СтГРЭС и НевГРЭС. В этом случае вероятность потери нагрузки LOLP составляет 0.00075, что соответствует времени перерыва в электроснабжении нагрузки 7 часов в год.

Учет балансовой надежности необходим при планировании строительства новых генерирующих мощностей, а так же при плановых простоях энергоблоков на ГРЭС. Безусловно, планирование развития ЭЭС должно базироваться не только на расчетах структурной и балансовой надежности, но и режимной надежности с применением критерия n-1.

Список литературы 1. Розанов М.Н. Надежность электроэнергетических систем. – 2-е изд., доп. и перераб. – М: Энергоатомиздат, 1984. – 200 с.

2. Руденко Ю.Н., Ушаков И.А. Надежность систем энергетики. – М.:

Наука, 1986. – 252 с.

3. Гук Ю.Б. Теория надежности в электроэнергетике. – Л.:

Энергоатомиздат, 1990. – 208 с.

4. Методы и модели исследования надежности электроэнергетических систем / Манов Н.А., Хохлов М.В., Чукреев Ю.Я. [и др.] / под ред. Н.А. Манова.

– Сыктывкар.: изд-во Коми научного центра УрО РАН, 2010. – 292 с.

5. Эндрени Дж. Моделирование при расчетах надежности в электроэнергетических системах /пер. с англ./ под ред. Ю.Н. Руденко. – М.:

Энергоатомиздат, 1983.– 336 с.

УДК 621. П. А. ЗЯБЛИЦЕВ ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет ОСОБЕННОСТИ ИССЛЕДОВАНИЯ ТОПЛИВОРЕГУЛИРУЮЩЕЙ АППАРАТУРЫ С УЛУЧШЕННЫМИ ТЕХНИКО-ЭКСПЛУАТАЦИОННЫМИ ПАРАМЕТРАМИ На создание новых поршневых двигателей внутреннего сгорания (ДВС) во всем мире ежегодно расходуются значительные средства, расходы эти с каждым годом возрастают и составляют значительную долю бюджета многих развитых стран. За последние годы резко возросли литровая мощность и экономичность поршневых ДВС, до десятых долей килограмма снизился их удельный вес, улучшились и другие оценочные показатели. Тем не менее, стремление повысить эффективность современных поршневых ДВС, снизить токсичность отработавших газов и улучшить основные эксплуатационные свойства ДВС требует дальнейшего совершенствования топливорегулирующей аппаратуры (ТРА).

Традиционно задачи управления термодинамическими процессами поршневых ДВС рассматриваются как задачи получения в результате этого процесса максимальной полезной работы, теплоты или их опосредованных характеристик (коэффициент полезного действия, производительность и т.д.). С физической точки зрения управление термодинамическими процессами, представляет собой особый класс объектов управления, характеризуемых наложением явлений различной физической природы и изменением теплового состояния деталей поршневых ДВС и топлива. В результате термодинамических процессов происходит изменение состояния термодинамической системы ДВС, численно оцениваемое термодинамическими параметрами состояния. Параметры состояния, определяющие термодинамическое равновесие поршневых ДВС, являются независимыми и однозначно определяют текущее и последующее состояние в работе поршневых ДВС, что позволяет выбрать их в качестве базиса при конструировании пространства состояний математической модели управления ТРА.

Характерной особенностью ТРА являются переменные условия работы, поэтому для обеспечения высоких технических характеристик они должны гибко приспосабливаться к происходящим изменениям. Известные к настоящему времени результаты теории адаптивных систем позволяют во многих случаях синтезировать алгоритмы адаптивного управления объектами ТРА, гарантирующие устойчивость и качество термодинамических процессов поршневых ДВС при существенной неопределенности параметров внешних воздействий.

Разработкой ТРА для поршневых ДВС занимались многочисленные отечественные и зарубежные авторы, организации и фирмы[1]. Однако, несмотря на значительные количества публикаций, посвященным отдельным частным вопросам и разрозненным удачным разработкам, к настоящему времени следует констатировать отсутствие адаптивных подсистем управления термодинамическими процессами в поршневых ДВС. Необходимо пересмотреть многие прежние подходы и приступить к широкому внедрению в ТРА как расходомеров массы горючих жидкостей и газов, так и подсистем электромагнитной обработки топлива.

Потоки газов и жидкостей, возникающие при работе ТРА, в большинстве своем имеют пульсирующий, прерывистый или так называемый нестационарный характер движения. Нестационарность потоков, с которыми приходится иметь дело при работе функциональным блокам ТРА, свойственна им не только на неустановившихся, но и на установившихся режимах работы.

Известно, что на нестационарность потока дополнительно влияет толщина и неравномерность серо-парафиновых отложений на рабочих поверхностях функциональных элементов ТРА. Это обстоятельство, а также то, что скорость отдельных струек в потоке неодинакова по его поперечному сечению, значительно осложняют определение истинных параметров потока и служат источником основных погрешностей при измерении расхода.

Помимо этого, чтобы обеспечить высокую точность подачи топлива, необходимо учесть эффект закоксовывания внутренних и внешних поверхностей распылителей. Закоксовывание внешних поверхностей и связанный с этим перегрев распылителя обусловлены истечением топлива из сопловых отверстий с малыми скоростями, например в результате вялого окончания подачи или зависания иглы, а также вызываются подтеканием, негерметичностью запорного конуса иглы. В результате неполного сгорания, пиролиза углеводородов на носике распылителя образуются коксовые отложения, близкие по физико-химическим свойствам к нагару, искажающие форму топливных струй и нагревающие распылитель. Закоксовывание внутренних поверхностей распылителя происходит вследствие окисления и полимеризации остающегося на поверхности металла топлива с образованием твердой и прочной лаковой пленки. При этом уменьшается сечение сопловых отверстий, теряется подвижность иглы. Необходимыми условиями этого процесса являются температура более 180190о С и контакт топливной пленки с газами при их забросе из цилиндра в распылитель. Для исключения второго условия необходимо обеспечение большего давления впрыска, нежели давления в камере сгорания для всех моментов подачи, в частности, принимаются меры для ускорения закрытия иглы форсунки, а также уменьшение шероховатости поверхности при замене стали ШХ15 на ХВГ.

Таким образом, работа ТРА напрямую зависит от качества используемого топлива, состав которого регулируется ГОСТом 305-82 (содержание серы мг/кг, советский стандарт, не отменен до сих пор), ГОСТ Р 52368- (содержание серы не более 350 мг/кг для ЕВРО 3 и не более 50 мг/кг для ЕВРО 4). Но с уменьшением содержания сернистых составляющих уменьшается смазывающая способность топлива, что ухудшает работу ТРА, поэтому состав топлива требует содержания противоизносных присадок для нормирования смазывающей способности.

В целях улучшения технических параметров новых разрабатываемых ТРА в присутствии вышеперечисленных вредоносных факторов предлагается новый метод электромагнитной обработки топлива перед впрыском для дизельных силовых установок. Предложенные усовершенствования обеспечат экономичность и экологичность эксплуатируемого двигателя, повышается качество подготовки топливовоздушной смеси путем более точного обеспечения необходимого дозирования соотношений компонентов смеси и вследствие этого поддерживается оптимальное мелкодисперсное равномерное распределение сжигаемых компонентов в камере сгорания. Благодаря этому обеспечивается полное сгорание топлива, что является главным достоинством устройства, приводящим к существенному сбережению топливно энергетических ресурсов. Также стабилизируются температурные параметры двигателя, повышается ресурс работы ТРА, цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма в целом. А значит происходит уменьшение эксплуатационных затрат, связанных с обслуживанием основных элементов двигателя, обеспечивается более легкий пуск двигателя в зимний период.

Список литературы 1. Системы управления дизельными двигателями. Перевод с немецкого. – М.:

ЗАО КЖИ «За рулем», 2004. 480 с.

2. Ютт В.Е. Электрооборудование автомобилей. Учебник для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М: Горячая линия - Телеком, 2006.-440 с.

УДК 621.313. С. Г. ВОРОНИН, А. И. СОГРИН, Е. С. ШВАЛЕВ ФГБОУ ВПО Южно-Уральский государственный университет В. И. КИСЛИЦИН ОАО «ЧТЗ–Уралтрак»

БЕСКОНТАКТНЫЙ ДИЗЕЛЬ-ГЕНЕРАТОР С КОМБИНИРОВАННЫМ ВОЗБУЖДЕНИЕМ Введение в состав оборудования транспортного средства все большего числа электроприводов, частичный или полный переход на электрическую тягу увеличивают энергоемкость системы в целом, повышают значимость утилизации излишков энергии в тормозных режимах работы, ужесточают требования к энергетическому оборудованию. Электрический генератор в современном транспортном средстве из вспомогательного устройства, обеспечивающего подзарядку аккумуляторных батарей и питание сервоприводов, превращается в силовой агрегат, непосредственно участвующий в создании и преобразовании основного потока энергии наравне с двигателем внутреннего сгорания. Гибридные силовые установки, совместно использующие энергию двигателей внутреннего сгорания (ДВС) и электрических двигателей сегодня выглядят наиболее перспективными и близкими к практической реализации.

В современных гибридных транспортных средствах зачастую генератор выполняется единым модулем с двигателем внутреннего сгорания и устанавливается непосредственно на вал приводного двигателя. При этом исключается ненадежное и малоэффективное передаточное звено между электрическим генератором и тепловым двигателем, повышается эффективность работы энергетической системы. В тоже время данное обстоятельство ужесточает требования, предъявляемые к генератору:

необходимо обеспечивать стабильность выходного напряжения в широком диапазоне изменения нагрузок и скоростей вращения;

близость теплового двигателя создает неблагоприятные температурные условия для электрического генератора;

установка непосредственно на коленчатый вал способствует появлению дополнительных механических колебаний вала генератора, что увеличивает минимально допустимый воздушный зазор между вращающейся и неподвижной частью машины, создает дополнительную нагрузку на подшипники;

при всех прочих обстоятельствах генератор должен обеспечивать высокую эффективность работы, обладать достаточной износостойкостью и надежностью, быть по возможности дешевым и простым в обслуживании.

Кафедрой электромеханики и электромеханических систем ЮУрГУ совместно с ОАО «ЧТЗ–Уралтрак» ведутся разработки дизель-генераторной установки для гибридного бульдозера. Предварительные исследования показали, что практический интерес при выборе варианта реализации дизель генератора представляют, прежде всего, бесконтактные электрические машины, применение которых значительно увеличивает ресурс энергетической установки и повышает ее надежность. В результате проведенного анализа было установлено, что в настоящее время в качестве генераторов гибридных транспортных средств применяют асинхронные машины с короткозамкнутым ротором, индукторные машины или бесконтактные электрические машины с возбуждением от постоянных магнитов [1], [2].

Асинхронная машина при простоте и дешевизне имеет низкую эффективность, малый воздушный зазор, требует сложной системы управления.

Индукторная машина отличается высокой надежностью, нечувствительностью к условиям окружающей среды, для ее изготовления не требуется редких дорогостоящих материалов. Из недостатков индукторных машин следует отметить их низкие энергетические показатели, сложность системы управления, необходимость выполнения машины с малым воздушным зазором.

Бесконтактная электрическая машина с возбуждением от постоянных магнитов имеет наилучшие энергетические показатели, при использовании высококоэрцитивных постоянных магнитов может быть выполнена со сравнительно большим воздушным зазором. Из недостатков можно отметить сравнительно высокую цену постоянных магнитов и сложность регулирования напряжения генератора при изменении частоты его вращения в широком диапазоне [1], [3].

По результатам проведенного анализа было предложено использовать электрическую машину с комбинированным возбуждением, основной магнитный поток в которой создается постоянными магнитами, а добавочный изменяемый поток — дополнительной обмоткой возбуждения. Отличительной особенностью данного типа электрических машин является возможность регулирования потока возбуждения, как в индукторных машинах, при сохранении преимуществ бесконтактных машин с возбуждением от постоянных магнитов. Изменяемый поток позволяет стабилизировать выходное напряжение генератора в широком диапазоне изменения нагрузок и частот вращения.

Конструкцию предлагаемого генератора с комбинированным возбуждением поясняет рис. 1. Машина имеет обращенную конструкцию, то есть вращается ее наружная часть, являющаяся индуктором, а внутренняя, несущая обмотку якоря, остается неподвижной. Статор генератора состоит из стального сердечника 1, в углублении которого расположена обмотка возбуждения 2 и двух насаженных на него шихтованных стальных пакетов 3, в которых выполнены пазы для размещения многофазной обмотки якоря 4.

Между пакетами статора имеется воздушный зазор. Обмотка статора состоит из катушек, каждая из которых охватывает зубцы обоих пакетов, что с одной стороны позволяет максимально использовать активную длину проводника, с другой — упрощает технологию изготовления обмотки. Обмотка возбуждения выполнена в виде цилиндрической катушки, ось которой совпадает с осью машины. Ротор генератора имеет сердечник 5, на внутренней поверхности которого закреплены намагниченные радиально постоянные магниты 6.

Полюса, образованные постоянными магнитами, выполнены укороченными в аксиальном направлении, причем укорочение для полюсов разной полярности осуществлено с противоположных сторон, а на места укорочений добавлены магнитомягкие вставки 7. Число полюсов ротора на два меньше числа зубцов статора. Неравенство чисел зубцов статора и полюсов ротора позволяет существенно понизить реактивный момент, возникающий между постоянными магнитами ротора и зубцами статора, так как в каждый момент времени максимум реактивного момента создается только одной парой полюсов.

При отсутствии тока в обмотке возбуждения функционирование генератора ничем не отличается от работы общеизвестной синхронной машины переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов. При этом основной поток, создаваемый постоянными магнитами, замыкается по пути: постоянный магнит 6, воздушный зазор, зубец статора 3, магнитопровод 1, зубец другого пакета статора, воздушный зазор, магнит противоположной полярности, спинка ротора, исходный магнит. При вращении ротора из-за чередования полюсов над зубцами шихтованных пакетов статора изменяется величина и направление потока в воздушн зазоре над ним и в кат ном е ми тушках 4 обмотки с о статора наводится н я переменн эдс.

ная Ри 1. Эски магнит ис. из тной систе емы бесконтактного дизель ь-генерато ора с комбинировванным возбужден в нием Прри протекании тока п по обмо отке воз збуждениия 2, создается с я дополнит тельный поток, заммыкающи ийся по следующе пути: магнитоп с ему провод 1,, зубец п пакета статора 3, воздушн ный зазор магнито р, омягкая ввставка 7 ротора,, спинка рротора 5, вставки соседних по окруж с жности роотора пол люсов, воздушный й зазор, зу убец друггого паке статор магни ета ра, итопровод 1. Таки образо поток д им ом, к обмотки возбужд дения в сооседних п окруж по жности статора зуббцах имее разное ет е направле ение. Точ чно такж и пото от пос же ок стоянных магнито в сосе х ов едних по о окружно ости рото ора полю юсах имеет разн ное направление. Если при этом п м направле ение потоока, созд даваемого обмотко возбуждения в зубцах статора, о ой, совпадае с напр ет равлением потока создаваемого магнитами то происходит м а, м и, т подмагни ичивание генерато е ора, и выыходная эдс увели э ичивается При из я. зменении и направле ения тока в обмотк возбуж а ке ждения прроисходи уменьш ит шение сум ммарногоо потока в зубцах сттатора, и, следоват, тельно, ум меньшени эдс ген ие нератора.

Сххема зам мещения магнитн ной цеп пи рассм матриваем мого ге енератораа изображе ена на р рис. 2. При пост П троении схемы замещени были приняты з ия ы следующ щие упро ощающие допуще ния: отсутствует рассеяни якоря потоки ие я, и постояннных магнитов и до ополнител льной об бмотки во озбуждени проход через ия дят з воздушн ный зазор и зубцы якоря по разным путям, при этом область действия ы о м п я основног потока огранич го а чена аксииальной длиной магнита, область действия м я дополнит тельного потока — длиной магнитом й мягкой вс ставки ро отора.

Рис. 2. Схема замещен магни. а ния итной цеп генерат пи атора с комбиниров ванным возбужден в нием На схеме принят а ты следу ующие обозначе ения: R — магнитное м е сопротиввление ппотокам рассеяния постоя р я янного магнита, R m — магнитное м е сопротиввление ппостоянно магни ого ита, R1, R2 — магнитны сопротивления м ые я воздушнных зазоров под постоянны магнит ым том и под магнит томягкой вставкой й соответс ственно, Rz1, Rz2 — магнит тные сопр ротивления частей зубцов статора, й, проводящщих пото посто ок оянного м магнита и поток дополни ительной обмотки и соответс ственно, Fm, Fo, Fa — м мдс посто оянного магнита, дополнительной й обмотки и реакц ции якор соотве ря етственно Ф1, Ф2 — ма о, агнитные потоки, е, проходящ через воздушн зазор и обусло щие з ный р овленные мдс пост е тоянных магнитов м в и дополн нительной обмотки соответ й и тственно;


Фm — осн новной по оток, про оходящий й через не ейтрально сечени магнит Ф — поток рассеяния магнит Ф — ое ие та, р я та, суммарн магни ный итный пот созда ток, ающий эд в обмот якоря дс тке я.

Си истема ураавнений Кирхгофф позвол К фа, ляющая определит потоки в ветвях о ть и х схемы за амещения имеет вид:

я, R m Rm Fm m Rm 1 R1 Rz1 2 R 2 Rz 2 Fm Fo 2 R2 Rz 2 RR RS Fo Fa. (1) ) 1 m 1 2 Из уравнени систем (1) по ий мы олучим вы ыражение записан е, нное отноосительноо суммарнного магниитного по отока:

R RS R 2 R z 2 R R RR RS Fm R Rm R Rm R1 R z R 2 R z (2) 1 1.

Fo Fa R 2 Rz 2 R Rm R 2 R z 2 R1 Rz R Rm Если пренебречь сопротивлением стальных участков магнитной цепи, выражение (2) упрощается:

1 R 1 Fa. (3) Fm Fo R Rm R Rm R1 R Rm R 2 R R R Rm Согласно записанному выражению суммарный магнитный поток, определяющий наводимую в обмотке якоря эдс, можно регулировать, изменяя мдс дополнительной обмотки. При заданном суммарном потоке в воздушном зазоре глубину регулирования эдс можно изменять, выбирая магнитное сопротивление воздушного зазора под магнитомягкой вставкой. При заданной радиальной длине воздушного зазора это можно сделать, соответствующим образом подобрав аксиальную длину стальной вставки ротора.

Теоретические исследования машин с комбинированным возбуждением связаны с определенными трудностями, обусловленными сложным характером магнитного поля в объеме машины, в тоже время, рассмотренная схема замещения является достаточно грубой моделью генератора. Более точные результаты планируется получить посредством численного решения уравнений магнитного поля с применением современных программных средств.

Список литературы 1. Viorel Ioan-Adrian Stet Integrated Starter-Generators For Automotive Applications [Текст] / Ioan-Adrian Viorel, Lornd Szab, Lars Lwenstein, Cristian Stet // Acta Electrotehnica. Volume 45. — 2004. — № 3. — Mediamira Science Publisher. — p. 255–260.

2. Kokernak James M. A switched Reluctance Starter/Alternator for Hybrid Electric vehicles [Текст] / James M. Kokernak, David A. Torrey, Martin Kaplan // Power Electronics `99 Proceedings. — November 1999. — p. 74–80.

3. Бут, Д.А. Бесконтактные электрические машины [Текст]: Учебное пособие для вузов / Д.А. Бут. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая шк., 1990. — 416 с.: ил.

УДК 621.314. Ю. В. РАХМАНОВА ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет Е. Н. ГУЛЯЕВ ОАО «Башкирэнерго»

ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ КОМПЛЕКСОВ С СЕТЬЮ И НАГРУЗКОЙ Как правило, стремление повысить эффективность работы системы (коэффициент полезного действия) связано с дополнительными финансовыми затратами на модернизацию, реконструкцию либо приобретением дополнительных специальных устройств. Поэтому при решении данной задачи одним из критериев оптимизации является стоимость затрат, связанных с достижением необходимого результата. Одним из направлений, обеспечивающих данное условие является «совмещение» функций в одном устройстве, которое необходимо по условиям работы системы. Так как из условия снижения потерь электроэнергии передача мощности от генератора к потребителю осуществляется на высоком и среднем напряжении, а её потребление — на низком напряжении, в системе должны быть предусмотрены преобразовательные устройства — трансформаторы. Одним из методов компенсации высших гармонических составляющих, генерируемых в сеть, является увеличение фазности системы. Данный метод может быть реализован с помощью взаимоиндуктивных модулей. При увеличении фазности системы выше 12 возникают проблемы, связанные с неравномерной загрузкой трансформаторов, применением специальных фазосдвигающих устройств, усложнением конструкции трансформатора без возможности применения узлов серийно выпускаемых марок.

В автономных системах (а тем более в мобильных) предъявляются строгие требования к такому показателю как массогабаритные размеры.

Стремление к снижению массы устройства и его габаритов приводит к снижению энергетических показателей, характеризующих его работу, ухудшению условий охлаждения и т. д. Применение дополнительных устройств для отвода тепла приводят к удорожанию, увеличению массы и габаритов и более того — усложняет устройство.

Большинство из известных методов [1] уменьшения влияния высших гармонических составляющих связано с большими финансовыми затратами, при этом компенсирующие установки получаются слишком сложными, громоздкими и ненадежными.

Наиболее рациональным способом уменьшения влияния неактивных составляющих тока и напряжения является многофазный эквивалентный режим работы преобразователя. Применение данного метода наиболее оправдано при необходимости использования, для питания нагрузки, понижающего трансформатора.

В настоящее время наибольшее распространение получили шестикратное и двенадцатикратное увеличение числа фаз.

Компенсация высших гармоник происходит каскадно. Это означает, что 24-пульсный преобразователь состоит из двух 12-пульсных, а 36- пульсный — из трех [1,4].

Как правило, схема c 24-фазным преобразователем состоит из двух трансформаторов, каждый из которых имеет по две вентильные обмотки, соединенные по схеме Y/. При этом, для создания необходимого угла сдвига фаз в 30о между напряжениями первичных обмоток, в схеме предусмотрен фазоповоротный трансформатор, что усложняет и удорожает преобразователь, а также исключает возможность взаимозаменяемости модулей. Также известны конструкции трансформаторов, имеющих фазосдвигающую обмотку, выполненную по схеме, изображенной на рис. 1. Первичная обмотка трансформатора данного преобразователя разделена на две части: сетевую и фазосдвигающую 1. При этом необходимый фазовый сдвиг обеспечивается за счет изменения соотношения числа витков сетевой и фазосдвигающей обмоток параллельно работающих модулей. При этом необходимо учесть, что по сетевой обмотке протекает фазный ток, а по фазосдвигающей обмотке — линейный ток, следовательно, сетевая и фазосдвигающая обмотки должны быть выполнены из провода различного сечения. Все вышесказанное приводит к разнице в активных и индуктивных сопротивлениях обмоток и, следовательно, к разнице между напряжениями короткого замыкания соответствующих трансформаторов. Данный недостаток приводит к различной нагрузке трансформаторов различных преобразовательных подстанций. При колебаниях нагрузки, подключенной к преобразовательным подстанциям, в результате разницы в полном сопротивлении первичных обмоток преобразовательных трансформаторов падение напряжения в трансформаторах различно, что приводит к рассогласованию изменения углов сдвигов вторичных обмоток преобразовательных трансформаторов относительно напряжения питающей сети. Неравномерность в загрузке трансформаторов и неравномерность изменения углов сдвига, при изменении нагрузки, приводит к тому, что в питающей сети гармоники компенсируются не полностью, повышается коэффициент искажения напряжения питающей сети, что в свою очередь приводит к необходимости установки дорогостоящих фильтрокомпенсирующих устройств [2-4].

Для исключения вышеперечисленных недостатков и возможности использования серийных трансформаторов предлагается применение многофазного преобразователя состоящего из модулей, каждый из которых содержит преобразовательный трансформатор, обмотка высокого напряжения которого соединена с питающей сетью, а обмотка низкого напряжения разделена на две части, при этом каждый из модулей содержит по два мостовых выпрямителя, каждый преобразовательный трансформатор содержит сетевую обмотку, подключенную к питающей сети, фазосдвигающую обмотку, обеспечивающую создание углов сдвига напряжения вентильной обмотки относительно напряжения питающей сети, и разделенную на две части вентильную обмотку. Обмотки высокого напряжения преобразовательных трансформаторов выполнены по схеме «неравноплечий зигзаг».

Выполнение первичных обмоток преобразовательных трансформаторов одинаковыми по числу витков позволяет равномерно распределить нагрузку между ними. Количество витков рассчитано на фазное напряжение, что позволяет снизить полное сопротивление обмотки преобразовательного трансформатора, а, следовательно, уменьшить потери в ней и повысить КПД преобразователя.

На рис. 2 представлена принципиальная электрическая схема преобразователя. Многофазный преобразователь состоит из двух модулей, каждый из модулей 1 и 2 включает в себя преобразовательный трансформатор 3 и 4, первичная обмотка которого соединена с питающей сетью 5. Вентильные обмотки 6 и 7 преобразовательных трансформаторов 3 и 4 разделены на две части, одна из которых соединена по схеме «звезда» 8, 9, а другая по схеме «треугольник» 10, 11. К каждой вентильной обмотке подключены выпрямительные мосты 12, 13, 14, 15, соединённые между собой последовательно. Каждая из первичных обмоток 16, 17 преобразовательных трансформаторов 3 и 4 имеют сетевую обмотку 20, 21 и фазосдвигающие обмотки 18, 19.

В преобразовательном трансформаторе 3 сетевая обмотка 20 и фазосдвигающая обмотка 18 соединены таким образом, что создают угол сдвига напряжения вентильной обмотки 6 относительно напряжения питающей сети +730, а в преобразовательном трансформаторе 4 сетевая 21 и фазосдвигающая 19 обмотки соединены таким образом, что создают угол сдвига напряжения вентильной обмотки 9 относительно напряжения питающей сети -730’. При этом количество витков в фазосдвигающих обмотках 18 и преобразовательных трансформаторов 3 и 4 одинаковое. Также одинаковое число витков в сетевых обмотках 20 и 21 трансформаторов 3 и 4.


Напряжения сетевой и фазосдвигающей обмоток одной фазы определяются, соответственно, по формулам:

sin 7 o30' U сетевая U сети ;

sin120o (1) o ' sin 52 U фазосдвиг U сети.

sin120o где Uсети — напряжение питающей сети, В.

За счет соединения первичной обмотки, фазосдвигающей и сетевой части, в «неравноплечий зигзаг», как указано выше, в первом трансформаторе фазные напряжения сдвинуты относительно фазных напряжений, соответствующих фаз питающей сети на угол +730’, а во втором — на угол -730’ (рис. 3). Фазные напряжения во вторичных обмотках сдвинуты аналогично первичным обмоткам. Нагрузка через выпрямительные мосты включена на линейные напряжения. Во вторичных обмотках, соединённых по схеме «треугольник», фазные (линейны напр ые) ряжения сдвинуты относи ы ительно ссоответст твующего о сформатор на уго +730’, фазного напряжен питаю ния ющей сет в перв транс ти вом ре ол ’ во второ — на угол -73. Во вт ом 30 торичных обмотках, соеди х инённых по схеме е «звезда», линейн ные напр ряжения сдвинуты относи ы ительно ссоответст твующего о форматор на угол +3730’, фазного напряжен питаю ния ющей сет в перво трансф ти ом ре л ’ во втором — на у угол +223.

Рис. Рис. 2. Принци 2 ипиальная электри я ическая схема преобраз зователя Благодаря такому у соед динению обмот ток пр еобразоваательныхх трансфор рматоров получаем 24-фазн м ный преобразовате Лине ель. ейные наппряжения я вторичны обмот прикл ых ток ладывают к выпрямитель тся ьным мосстам. В ре езультате е получаем в нагру м узке выпря ямленное напряже е ение со снниженным коэффи м ициентом м пульсаци ий.

Из-за того что преобраз о зовательн ные трансформат торы аб бсолютно о идентичн равны их коэф ны, ы ффициент трансф ты формации и напря и яжения короткого к о замыкани токов нагру ия, вая узка прео образоваттелей оди инакова. При тако схеме ой е соединен ния прео образоваттельных трансфор рматоров эквивал лентная фазность ь выпрямиителя равн 24, в результате чего ум на р е меньшаетс коэффи ся ициент ис скаженияя напряжен пита ния ающей се ети. К об бмоткам, соединен нным в з зигзаг, пр риложено о фазное н напряжение, а не сочетание фазного и линей с е о йного наппряжений По ним й. м протекае одинак ет ковый то Это п ок. предполаггает умен ньшение арифметической й суммы ввитков, п сравнен по нию с гео ометричес ской, а, следователльно, уме еньшение е габарито преобразователя и потерь в нём (у ов я ь увеличени КПД) [ ие [5,6].

Рис. 3. Векторна диаграм напр ая мма ряжений Спис литера сок атуры 1. Картаашов И. И. Управл И ление кач чеством электроэн э нергии / Карташов К в И. И., Туульский В Н., Шап В. понов Р. Г., Шаров Ю. В., Воробьёв А. Ю. // Под ред.

В в.

Ю. В. ШШарова. М.: Издател льский до МЭИ, 2006. 320 с.

ом 2. Жеже еленко И. В., Са И аенко Ю. Л. Кач чество эллектроэнеергии наа промышл ленных п предприяттиях. 4-е изд., пер рераб. и доп. М.: Энергоат д томиздат,, 2005. 261 с.

3. Фишл лер Я.Л.

Я ТТрансформ маторное обор рудование е для я преобраз зовательн устан ных новок. М.: Энергоа : атомиздат 1989. – 103 с.: ил т, л.

4. Желез зко Ю.С Выбо С. ор меро оприятий по сн нижению потерь ь электроэ энергии в электрич ческих сет М.: Энергоато тях. Э омиздат, 1989. – 17 с.: ил.

5. Спосообы ум меньшени ия конд дуктивног го обра атного влияния я нелинейн ных нагр рузок на питающ а щую сеть / Гуля яев Е.Н. // Элек ктронные е устройст и сист тва темы: Ме ежвуз. нау учный сб. – Уфа: Изд-во УГ И ГАТУ, 20 г. – С.

007.

54–58.

6. Пат. № 9148 Росси 86 ийская Федерация МПК Ф я, H 02 M7/08.

2.

Многофа азный пре еобразова атель / Л. Рогин.Э. нская, Е.Н Гуляев,, Ю.В. Ра Н. ахманова;

;

заявител и патен ль нтообладаатель Го осударстввенное образовател льное учр реждение е высшего профе о ессиональ ьного об бразовани ия "Уфи имский государс ственныйй авиацион нный тех хнический универс й ситет" - № 20091 136848/22 заявл. 05.10.09;

2;

;

опубл. 10 0.02.10, Б Бюл. № 4. - 9 с. : ил л.

УДК 62-83:001.891. НЕСТЕРОВ А. В., НЕСТЕРОВ С. В.

ФГБОУ ВПО Кубанский государственный технологический университет О ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫХ АСПЕКТАХ МОДЕЛИРОВАНИЯ НЕСТАЦИОНАРНЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ УРАВНЕНИЕМ МАТЬЕ В настоящей работе представлены результаты численного интегрирования однородного уравнения Матье (a 2q cos 2) y y (1) в системе компьютерной математики MATLAB 7.0 (R 14). Как известно, это уравнение не имеет точного аналитического решения. Поэтому при моделировании нестационарных электроприводов [3] уравнением Матье довольствуются его приближенным решением, которое находят численными методами. MATLAB содержит семь функций ode (решателей) для численного интегрирования систем обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) различными методами [1]. При этом уравнения могут быть как жесткими, так и нежесткими. Эффективность решателей подтверждена экспериментально при исследовании математических моделей линейных стационарных САУ [4, 6].

Кроме того, разработан критерий жесткости ОДУ и даны рекомендации по выбору решателя из семейства функций ode. Однако эти результаты не могут быть использованы для анализа дифференциальных уравнений с переменными коэффициентами, к которым принадлежит уравнение Матье. Необходимость в этом возникла при исследовании устойчивых решений однородного уравнения Матье y(). В ходе вычислительного эксперимента были обнаружены решения y(), характер которых принципиально отличается от предсказываемого теорией [2, 5]. В качестве примера достаточно рассмотреть результаты численного интегрирования уравнения [5] (1,05 2 0,02 cos2) y 0, y (2) принятого в качестве модельного. Давно известно его приближенное решение yист(), полученное методом вариации параметров [5] yист () C[1 0,2 cos(0,05z)]cos[1,025z 0,2 sin(0,05z)]. (3) График этой функции изображен на (рис.1). Интервал времени равен принятому в работе [5]. Для того, чтобы подчеркнуть устойчивый характер решения yист(), его график показан на большем интервале времени на (рис. 2).

Начальные условия следующие: y(0) 1,2 и y(0) 0.

Метод возмущений [2] дает точно такой же результат. Оба решения y() являются устойчивыми и почти периодическими T 126. Поэтому функцию (3) и ее изображение на (рис. 1) и (рис. 2) можно рассматривать как "истинные".

1. 0. -0. - -1. 0 20 40 60 80 100 120 Рис. 1. График решения yист () на малом интервале 1. 0. -0. - -1. 0 50 100 150 200 250 Рис. 2. График решения yист () на большом интервале При численном интегрировании модельного уравнения (2) какого-либо совпадения его результатов с "истинными" не обнаружено. В частности, на (рис. 3) показано решение y23 (), построенное функцией ode23. Подобные ему решения получены также с помощью функций ode45, ode23s, ode23t и ode23tb.

Ложное затухание является общим свойством названных решений. На большем интервале времени оно проявляется еще заметнее.

1. 0. -0. - -1. 0 50 100 150 200 250 Рис. 3. График решения y23 () при RelTol Напротив, на (рис. 4) изображено неустойчивое решение y15 (), найденное "жестким" решателем ode15s. Аналогичный результат дает функция ode113.

В связи с этим заметим, что результаты вычислений "жестким" и "мягкими" решателями неудовлетворительны в равной мере. Однако при этом пользователь в процесс вычислений не вмешивался. Так, интегрирование произведено с погрешностью, установленной производителем MATLAB (относительной RelTol 103 и абсолютной AbsTol 106 ).

Руководство [1] рекомендует пользователю управлять процессом вычислений и тем самым достигать необходимой точности решения. В частности, рассмотрено влияние относительной погрешности (RelTol) на точность приближенного решения системы ОДУ. На примере системы нестационарных ОДУ, точное решение которых известно, показана необходимость уменьшения относительной погрешности 103, установленной по умолчанию, до 106. При выполнении этого требования точное и приближенное решения совпадают полностью. Кроме того, подчеркнута бесполезность изменения шага интегрирования и применения другого решателя.

С учетом этих рекомендаций повторно проведено интегрирование модельного уравнения (2). Одно из решений y23 (), полученное с помощью функции ode23, показано на рис.5.

1. 0. -0. - -1. 0 50 100 150 200 250 Рис. 4. График решения y15 () при RelTol 1. 0. -0. - -1. 0 50 100 150 200 250 Рис. 5. График решения y23 () при RelTol Очевидно его полное соответствие "истинному" решению (рис. 2). Не отличаются от последнего функции y(), построенные другими решателями семейства ode.

Таким образом, желаемая точность приближенного решения y() достигнута. Длительность интегрирования при этом увеличилась в несколько раз, но в абсолютном выражении осталась небольшой. Поэтому нет практического смысла искать самый быстрый решатель из семейства ode.

Любой из них решит уравнение Матье быстрее, чем это делать аналитически, и при одинаковой точности с последним. Однако при необходимости самый быстрый решатель можно определить с помощью Profiler’а [4, 6].

Список литературы 1. Ануфриев И.Е. MATLAB 7 / И.Е. Ануфриев, А.Б. Смирнов, Е.Н. Смирнова. – СПб.: БХВ-Петербург, 2005. – 1104 с.

2. Блакьер О. Анализ нелинейных систем.– М.: Мир, 1969. – 400 с.

3. Добробаба Ю.П. Электропривод роторного зернистого фильтра и сирены / Ю.П. Добробаба, А.В. Нестеров, С.В.Нестеров. – СПб.:

Энергоатомиздат, 1991. – 48 с.

4. Канифольский Д.С. О проблемах численного решения задачи Коши при моделировании линейных САУ в системе MATLAB / Д.С. Канифольский, А.В. Нестеров, С.В. Нестеров, Г.М. Цапов // Труды 41-й междунар. конф. – СПб.: Издат. Дом С. – Петерб. гос. ун-та, 2010. – С. 429-436.

5. Каннингхэм В. Введение в теорию нелинейных систем. – М.:

Госэнергоиздат, 1962. – 456 с.

6. Скорюнов А.А. О вычислительных возможностях MATLAB для моделирования систем автоматического управления / А.А. Скорюнов, А.В. Нестеров, С.В. Нестеров, А.А. Нестеров: Избранные труды ХХI междунар.

конф. молодых ученых и студентов по современным проблемам машиноведения (МИКМУС 2009). – М.: ИМАШ РАН, 2010. – С. 118-125.

УДК 621.314. Л. Э. РОГИНСКАЯ, А. С. ГОРБУНОВ ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет РАСЧЕТ И ВЫБОР ФЕРРОМАГНИТНЫХ МОДУЛЕЙ ДЛЯ АВТОНОМНЫХ ИНВЕРТОРОВ В течение последних лет в качестве высокочастотных источников питания при индукционном нагреве применяются тиристорные преобразователи частоты.

Тиристорный преобразователь частоты (ТПЧ) - это статическое электротехническое устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одной частоты в переменный ток другой частоты [1].

В ТПЧ широко применяются ферромагнитные устройства, такие как трансформаторы и дроссели.

Согласующие высокочастотные трансформаторы применяются для согласования нестандартного выходного напряжения ТПЧ с номинальными напряжениями выпускаемых индукторов.

Различают три основных вида дросселей: дроссели переменного тока, сглаживающие дроссели, дроссели насыщения. Дроссель переменного тока имеет одну обмотку, обтекаемую переменным током. Сглаживающий дроссель в общем случае имеет магнитопровод и одну обмотку, обтекаемую пульсирующим выпрямленным током. Дроссель насыщения имеет замкнутый магнитопровод и одну или две обмотки, во втором случае одна из обмоток обтекается переменным, а вторая – постоянным током [2].

Дроссель переменного тока (коммутирующий дроссель) для образования колебательного резонансного контура совместно с коммутирующим конденсатором для коммутации тока в полупроводниковых приборах с неполной управляемостью. Сглаживающий дроссель используется в качестве фильтра на выходе выпрямителя. Дроссель насыщения применяется для снижения скорости нарастания и спада тока в полупроводниковых приборах при его подходе к нулю, снижая коммутационные перенапряжения.

Рассмотрим особенности расчета сглаживающего дросселя, применяющегося в ТПЧ мощностью до 100 кВт. Приведем соотношения для дросселя, оптимизированного по минимальной массе активной части [3].

В начале расчета следует выбрать материал магнитопровода. В качестве материала магнитопровода сглаживающих дросселей применяется тонколистовая холоднокатанная анизотропная электротехническая сталь.

Постоянная дросселя, м L I max Q, (1) BS где L – индуктивность дросселя, Гн;

Imax – максимальное значение суммарного тока дросселя [3], А;

BS – принятая индукция в магнитной системе, Тл.

Далее определяются коэффициенты K1, K3, X, определяющие геометрические соотношения, приведенные в [3], стр. 80-81.

Базовый размер c, м Q IР c, (2) С М j где IР – расчетное значение суммарного тока дросселя [3], А;

С – коэффициент заполнения стали;

М – коэффициент заполнения меди;

j – плотность тока, А/м2.

Из [3] определяются геометрические размеры дросселя. Размер b (рис. 1), м.

b X c (3) Размер a, м b a c K1 K 3 (4) Чи исло витко обмотк дроссе ов ки еля K 3 a 2 j М w (5) Iр Величина во оздушног зазора, м го, 0 I max w H S lC BS, (6) где 0 – маг е гнитная по остоянная я;

HS – наппряженнос насыщ сть щения ма атериала, А/м;

А lС – сред дняя длин магнитн лини м;

на ной ии, Ри 1. Сгла ис. аживающ дроссе щий ель Оббмотка с сглаживаю ющего д дросселя состоит из дву полу т ух уобмоток,, наматываемых на разн ные стер ржни магнитопр м ровода. Расчет обмотки и сглаживаающего д дросселя проводят по метод п дике, изло оженной в [4].

Поотери в м меди от по остоянной составл й ляющей тока опре т еделяются как для я я силовых трансфор рматоров в.

Кооэффициент добаво очных пот терь [5] sh2 x sin2 x n 2 1 sh x sin x s n k ДОБ x 2 x, (7) ch2 x cos2 x ch x cos x 3 c s где x – коэф е ффициент, определ ляемый по [5].

о Поотери в ме от пер еди ременной составля й яющей то Вт ока, I Д М G0 k ДОБ Д PОБ, (8) Б2 S где IД –дейс е ствующее значение перемен е е нной сост тавляюще тока, А;

ей А М – уде ельное соп противлен меди, Ом·м;

ние G0 – мас меди обмотки, кг;

сса о еречного сечения провода обмотки, м 2;

S – площ щадь попе п о плотность меди, кг/ 3.

0 – п ь /м Поотери в ма агнитопрооводе, Вт т 1, f f С Bmэ k M VС k С VЛ, PСТ1 pСУ.БАЗ (9) БАЗ где PСУ.БАЗ – удельны потери при част е ые и тоте fБАЗ и индукци 1 Тл, Вт/кг;

ии В f – часто переменной сос ота ставляющ тока дросселя,, Гц;

щей д fБАЗ – баз зовая частота, Гц;

али, кг/м3 ;

С – плоттность ста Bmэ – инд дукция от перемен т нной состаавляющей тока, Тл й л;

kМ – к коэффици иент, учи итывающщий увел личение потерь за счет т механиче еской обр работки электротех хническо стали [ ой 6];

VС – объе стыков часте сердеч ем вых ей чника, м ;

kC – коэ эффициен учиты нт, ывающий дополни ительные потери в стыках х магнитно систем ой мы;

чника, м3.

VЛ – объ линей ъем йных част сердеч тей Теппловой ра асчет сглааживающ щего дросс селя пров водится п [5].

по Кооммутирую ющий др россель в ТПЧ использу уется без магнитопровода з а (рис. 2). Для изго отовления дроссел исполь я ля ьзуется медная тр м рубка, вну утреннийй канал ко оторой и используе ется для водяного охлажд о дения. Ре екомендуется прии 6 частоте f = 2400 Г работа с пло Гц ать отностью тока до 35·10 А/м, а при частотах 3 м х 6 f = 10000 Гц – с плот ц тностью т тока до 0·10 А/м [6].

Глуубина про оникнове ения тока, мм, (10) f Вы ысота витк катушк мм ка ки, I hВ, (11) j где I – дейст е твующее значение тока дро е осселя, А.

.

Рис 2. Комм с. мутирующ дросс щий сель Толщина стенки медной трубки, мм a (12) f По полученным значениям высоты витка и толщины стенки выбирают размеры медной трубки, например по табл. [6], табл. 3.3.

Средний диаметр обмотки коммутирующего дросселя, м L q D 5 7 2, (13) 10 2 k3 k L где q – сечение медной трубки, м2;

– коэффициент [6];

– коэффициент [6];

kЗ – коэффициент заполнения меди;

kL – коэффициент для расчета индуктивности [6].

Число витков D 2 kЗ w (14) q Геометрические размеры катушки определяются по [6].

Подробный расчет согласующего высокочастотного трансформатора с магнитопроводом из аморфных и нанокристаллических сплавов дан в [7].

Отметим лишь, что расчет начинают с определения габаритного параметра k Д kT 2 r s 2, G PT J1 (15) T T f s p где PТ – мощность трансформатора, Вт;

J1 - плотностью тока в первичной обмотке, А/м2;

- удельное электрическое сопротивление меди обмотки при 20 °C, Ом·м;

kД – коэффициент увеличения электрического сопротивления провода из-за поверхностного эффекта;

kТ – коэффициент увеличения удельного электрического сопротивления медного провода вследствие нагрева;

– коэффициент теплоотдачи, Вт/(м2 · °C);

T - температура перегрева трансформатора, °C;

r, s, p – коэффициенты, зависящие от магнитного материала, его класса, и частоты тока;

- плотность выбранного магнитного материала, кг/м3;

По рассчитанному габаритному параметру выбирают подходящий типоразмер магнитопровода [8].

Максимальная магнитная индукция, Тл T ST s Bm 2 r f p V, (16) m где ST – площадь поверхности магнитопровода, м2;

Vm – объем магнитного материала магнитопровода, м3.

Остальные параметры можно определить по [7].

Таким образом, приведенные методики позволяют рассчитать и спроектировать оптимальные ферромагнитные модули, применяемые в полупроводниковых преобразователях частоты для индукционного нагрева.

Список литературы 1. Элементы индукционных установок / А.К. Белкин [и др.];

под ред.

Ю.М. Гусева. М.: Энергоатомиздат, 2007. – 140с.

2. Тиристорные преобразователи частоты / А.К. Белкин [и др.]. М.:

Энергоатомиздат, 2000. – 263 с.

3. Иванов Г.Е. Расчет геометрических размеров дросселей с сердечником из электротехнической стали // Тиристорные источники питания современных электротехнических установок повышенной частоты. – 1997. – № 12. – С. 72-83.

4. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов: учеб. пособие для вузов. 5-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1986. – 528 с.

5. Расчет электромагнитных элементов источников вторичного электропитания / А.Н. Горский [и др.]. М.: Радио и связь, 1988. – 176 с.

6. Разработка и проектирование тиристорных источников питания / А.К.

Белкин [и др.]. М.: Энергоатомиздат, 1994.– 222 с.

7. Рогинская Л.Э, Горбунов А.С. Выбор параметров согласующих высокочастотных трансформаторов с магнитопроводом из аморфной электротехнической стали // Электромеханика, электротехнические комплексы и системы. Межвузовский научный сборник. – 2010. – С. 42-47.

8. Стародубцев Ю.Н. Теория и расчет трансформаторов малой мощности.

М.: ИП РадиоСофт, 2005. – 320 с.

УДК 531. В. Г. ТЕРЕШИН ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет О ДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИКАХ ОСЦИЛЛЯТОРНОГО ГИРОСКОПА С ВИБРИРУЮЩИМ ОБОДОМ В работах [1-2] изучается динамика осцилляторного гироскопа (ОГ), включающего обод, который укреплен с помощью упругого элемента на валу, установленного в корпусе прибора. Благодаря специальному приводу возбуждаются вынужденные колебания обода по закону 0 sin t (1) где 0, - амплитуда и частота крутильных колебаний;

t – время.

Отклонения обода регистрируются и преобразуются в электрические сигналы. Полученные в работе [1] результаты свидетельствуют о колебательном характере выходного сигнала и о возможности индикации составляющей угловой скорости основания прибора, которая перпендикулярна плоскости, проходящей через продольные оси упругого элемента и вала.



Pages:   || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
 





 
© 2013 www.libed.ru - «Бесплатная библиотека научно-практических конференций»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.