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:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 7 |

«ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫ Уфа 2011 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное государственное бюджетное ...»

-- [ Страница 5 ] --

3. K.V.Suslov, N.N.Solonina, A.S.Smirnov, Smart meters for distributed filtering of high harmonics in Smart Grid // III International Conference on Power Engineering, Energy and Electrical Drives, Powereng 2011, Spain, Malaga УДК 621.452.3:004. А. В. ЛОБАНОВ, А. Р. ЗАРИПОВА ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет РАЗРАБОТКА ВИРТУАЛЬНОГО ЛАБОРАТОРНОГО КОМПЛЕКСА В настоящее время для решения тех или иных задач мы всё чаще прибегаем к помощи компьютерной техники и информационных технологий.

Образовательный процесс не стал исключением. Для проведения лабораторных работ гораздо удобнее использовать малогабаритный компьютер, чем массивные установки и стенды. Для снятия характеристик и изучения параметров различных элементов необходимо использование большого количества дополнительных устройств и проводов. Наиболее эффективным способом получения самой разнообразной информации, характеризующей разрабатываемое электронное устройство, является математическое моделирование.

Математическое моделирование – это использование вместо реального объекта его математической модели. Особую роль при математическом моделировании играет персональный компьютер, являющийся инструментом моделирования. Компьютер позволяет проводить сложные вычисления и осуществлять наглядную визуализацию результатов. Эти возможности используются для моделирования различных явлений и процессов при организации виртуальных лабораторных работ. Компьютер не только продемонстрирует опыт или эксперимент, который бывает просто невозможно организовать в кабинете, но и поможет, изменяя параметры модели, проанализировать результаты выполненных измерений.

В ВУЗах программы машинного моделирования позволяют совершенствовать учебный процесс, развивать умения и навыки исследовательской работы. Современные программы моделирования знакомят студентов с элементами проектирования радиоэлектронной аппаратуры, с разнообразной и обширной элементной базой.

В статье приводятся результаты моделирования наиболее перспективных на сегодняшний день схем систем зажигания ГТД. Для них составляются имитационные модели в программе MathLab с помощью библиотек Simulink и SimPowerSystems.

В ходе схемотехнического компьютерного моделирования на первом этапе приняты следующие основные допущения:

свеча зажигания заменена линейным активным сопротивлением, разрядники представлены идеальными ключами, преобразователь представлен эквивалентным источником ЭДС.

Рис 1. Схемотехниче с. еская моде апери ель иодическо систем зажига ой мы ания.

Рис. 2. Ре Р езультаты моделирования ы На рис. 1 представ а влена схе емотехнич ческая модель сиистемы за ажиганияя апериоди ического разряда, разработа р анная в ср реде Matl 6.5.

lab На рис. 2 пр а редставле ены харакктерные осциллогр о раммы, п полученны в ходе ые е схемотех хническог модели го ирования..

По результ о татам модделирован возмо ния ожно опр ределение времени разряда е и а и амплиттуды раз зрядного тока при различн и ных парамметрах эл лементов системыы зажигани без про ия оведения физическ экспе ких ериментов в На рис. 3 показан схемо а на отехничесская модель плаз зменной системыы зажигани ия.

Р 3. Схе Рис. емотехниическая мо одель пла азменной системы зажиганиия Оссциллятор являющийся н р, неотъемлеемой часстью плаазменных систем х м зажигани и нео ия обходимы для первонач ый чального пробоя межэлек ктродного о промежуутка свеч зажиг чи гания, пр редставле элеме ен ентами СС4, VD3, VD4 и, идеальны ым клю ючом К1. Бло К ок subsy ystem включает транзи в исторныйй преобраззователь, стабилиз затор напр ряжения и систему управле у ения.

Хаарактерны осцилл ые лограммы получе ы, енные в результат модели р те ирования,, представ влены на р 4.

рис.

Сххемотехни ическая модель и м импульснно-плазменной сисстемы заажигания я показана на рис. а 5.

Рис 4. Резул с. льтаты мо оделирова ания Вр ремя сраб батывани ключе К1–К4 подобр ия ей 4 рано таки образом, что ким о сначала заряжают накоп тся пительные конденс е саторы С1 и С2, а затем кл лючи К1ии К4 размыыкают цепи источн ников питтания Е1и Е2 и срабатываю ключи К2 и К3, и ют, через кот торые зарряженные накопит е тельные конденсат к торы С1 и С2 разр ряжаютсяя на свечу, образуя сочетани в свече двух вид разряд – мощ ие е дов дов щного кор роткого и маломощщного дл лительногго, что, как изв вестно, положите п ельно вллияет наа воспламееняющую способн ю ность сист зажиг тем гания.

Рис. 5. Схемотех хническая модель импульсн я но-плазме енной сис стемы заж жигания Хаарактерна кривая разрядн ая я ного тока через свечу, по а с олученная в ходе я е схемотех хническог модели го ирования, приведе на рис 6.

, ена с.

Рис. 6. Кривая р. разрядног тока на свече го а Такким обра азом, по результата анализ научно р ам за о-техничееской и патентной п й литерату уры разрработаны схемоте ехнически модел персп ие ли пективных систем х м зажигани на осн ия, нове исследования которых получен времен я х ны нные завиисимости,, соответс ствующие реальны процес е ым ссам. Схе емотехнич ческая моодель мож быть жет ь использо ована для оценки эффект я и тивности систем зажигани на эт ия тапах их х разработ и иссл тки ледованияя.

Спис литера сок атуры 1. Черны И. В. Модели ых ирование электро е отехничес ских устр ройств в MATLAB SimPow B, werSystem и Simu ms ulink. – М.: ДМК Пресс;

СП Питер 2008. – М П Пб.: р, 288 с.: ил л.

2. Ф. А Гизату А. уллин, А В. Ло А. обанов Моделиро М ование ра азрядных х процессо ов в и импульсн но-плазме енной си истеме зажигани ия// Энергетика,, электрот техническкие ком мплексы и сист темы: Вестник УГАТУ В У- Уфа:

УГАТУ,2 2008. – Т.11,№2(29 С.161 9). -169.

3. Ф. А. Гизатул ллин, З. Г. Валиу уллина Моделиро М ование ра азрядных х процессо в емк ов костной системе зажиган ния с одднополярнным имппульсом// / Энергети ика, электтротехнич ческие коомплексы и систем Вестн УГАТ Уфа:

ы мы: ник ТУ УГАТУ,2 2009. – Т.12,№2(31). С.126--133.

УДК 621.313.615:621. В. А. ФРОЛОВ Политехнический институт ФГАОУ ВПО Сибирского федерального университета П. В. БЫКОВ ЗАО «Каскад», г. Красноярск ПРОБЛЕМЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ СИЛОВЫХ МАСЛЯНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ Согласно требованиям Федерального закона Российской Федерации от 23 ноября 2009г. N 261-ФЗ "Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации " при проведении энергетических обследований необходимо составлять энергетический паспорт.

В его составе имеется строка о потерях энергоресурсов, и в том числе, строка о потерях электрической энергии.

Потери ЭЭ в электроэнергетике происходят в основном в линиях электропередач, трансформаторах, электродвигателях, системах освещения, в электротехнологии и так далее.

Рассмотрим вопрос о величине потерь ЭЭ в силовых трансформаторах и факторах, от которых зависят потери. Потери в трансформаторах, определяются в основном по отдельным составляющим: потери холостого хода и нагрузочные потери. При этом потери холостого хода практически не зависят от нагрузки, а нагрузочные имеют прямую зависимость.

Так как большинство трансформаторов, в настоящее время конструктивно выполняются с масляным охлаждением, то оценка состояния масла имеет определяющее значение в общей оценка состояния силовых масляных трансформаторов. Необходимо также учесть, что масло выполняет не только функцию отвода тепла от нагрузочных потерь, но и работает как диэлектрик - выполняет защитную функцию.

Известно, что от температуры масла зависит реализация его обеих функций:

- при изменении температуры масла от 20 до 80 °С его тепловое сопротивление увеличивается почти в 10 раз, что значительно ослабляет выполнение своих функции по отводу тепла, т.к. перестает его получать от обмоток;

- при каждом увеличении температуры масла на 10 °С срок его службы сокращается по разным данным в 2-3 раза.

Таким образом тепловые режимы трансформатора и выполнение трансформаторным маслом своих функция становиться одним из важнейших параметров каждого масляного трансформатора, количество которых, например, только в Красноярском крае составляет на более 100 тыс. штук.

В действующих правилах «Объем и нормы эксплуатации электрооборудования» оценка тепловых характеристик трансформаторного масла в настоящее время не предусмотрена.

Задача изучения теплообмена в масляных трансформаторах, особенно в процессах его эксплуатации чрезвычайно актуальна.

Выводы:

Проблемы эксплуатации силовых масляных трансформаторов являются:

1. Выполнение расчетов теплового режима трансформаторов с учетом сроков и условий их работы;

2. Разработка методики оценки теплового состояния трансформаторного масла для текущей эксплуатации силовых трансформаторов, в составе которой должно быть указано, например, необходимость периодического контроля тепловых характеристик трансформаторного масла 3. Подготовка для эксплуатационного персонала рекомендации по частичной замене трансформаторного масло через несколько лет текущей эксплуатации, например - слив загрязненного масла от 3 до 5 % его объема, в зависимости от условий эксплуатации и долив такого же количества чистого масла.

УДК 621. Д. Ю. ПАШАЛИ, И. Х. ХАЙРУЛЛИН, О. А. БОЙКОВА ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет МЕТОД КОНТРОЛЯ ПРОЧНОСТНЫХ ФАКТОРОВ ДЕТАЛЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ С созданием новых композиционных материалов, совершенствованием технологии производства, совершенствованием расчетов на прочность и использованием концепции «допустимой повреждаемости» конструкций возникла возможность создания конструкций самолетов нового поколения, с повышенными требованиями к живучести и долговечности. По конструктивному оформлению и назначению детали летательных аппаратов укрупнено можно разделить на четыре группы: детали оболочки, образующие внешние аэродинамические обводы летательного аппарата;

детали каркаса, образующие жесткий остов планера;

детали внутреннего оборудования;

детали механизмов взлёта, посадки и управления.

Долговечность авиационной техники зависит от прочностных, эксплуатационных и организационных факторов. При этом эксплуатационные и организационные факторы включают в себя поиск неисправностей, отказов и их устранение;

выполнение других работ, связанных с подготовкой летательных аппаратов к полетам, т.е. непосредственно связанны с прочностными факторами. Прочностные факторы включают: конструктивные, производственные, технологические, нагрузочные и температурные факторы.

Они происходят из-за концентрации напряжений в элементах конструкции и остаточных напряжений, возникающих при несовершенной технологии и за счет пластических деформаций при сборке узлов или ремонте, и зависят от свойств материалов и их изменения во время эксплуатации. Физическая долговеч чность о основывае ется на прочнос стных св войствах констру укции и факторах ее опре х, еделяющи их.

Акктуальна задача разработки методов и средс контр и ств роля проччностных х факторов детале в ей летат тельных аппарат тов для повыше ения фи изическойй долговеч чности и ээксплуатаационной живучес авиаци й сти ионной те ехники.

Раз зработан метод неразруш шающего контрол внутр ля ренних дефектов в металличческих деталей авиацио онной техники (элемент т тов конструкций й электром механизмо тримм ов мирования элероно в сист я ов теме упра авления, внешних х поверхноостей кроонштейно приво ов, одов датч чиков ру напра уля авления, датчиков в элеронов элерон в, нов и т.д.) и ор ригинальнный накл ладной э электрома агнитныйй преобраззователь ( (далее НЭ для р ЭП) реализаци метода позволя ии а, яющий проводить ь диагносттику по в всей длин констру не укции (че больш блоков преобра ем ше в азователя,, тем бол льше длина кон нтролируеемой пов верхности и оп и) пределять точное ь е месторассположенние зон усталостн у ных повр реждений При р азработке метода й. е а также ррешалась задача повышен ния точн ности измерения диагнос стическойй информа ации.

НЭ содер ЭП ржит (рис 1): воз буждающ с. щую и из змерителььные обм мотки;

П- образный магнито й опровод, выполнен нный составным из n П-обр и разных эллементов,, установл ленных о один в др ругом, и разделеннных по периметр немаг ру гнитными и зазорами при эт и;

том возббуждающ щая обмот тка является общ щей для всех П- образных элемент НЭП, а количе х тов, ество изм мерительн обмо ных оток соотв ветствует т числу П-образны элемен ых нтов и кажждая обммотка охвватывает один П-о образныйй элемент, а общая ширина составно магни я а ого итопрово больш максим ода ше мальногоо значения контрол я лируемых глубины упрочне х ы енного слоя, дефек или магнитной кта й неоднороодности изделия НЭП содерж я. жит m упомянут тых П-о образныхх магнитоппроводов, установвленных ддруг за дрругом и разделенн р ных по пе ериметруу немагниттными заззорами [ 1].

Рис. 1. Накладной электр ромагнитн прео ный образовате в разр ель резе, содерж жащий: тр П-обра ри азных эле емента 1, 2, 3, вставленные один в др ругой и разд деленные по перим метру нем магнитным зазорами – 4;

из ми змерительные обмот 5, 6, 7 располо тки 7, оженные в зазорах 4 и устан х новленны на элем ые ментах 1, 2, 3;

возб буждающая обмотк преобр ка разователя ля Пе еременны ток, под ый даваемый от источ й чника, воззбуждает магнитный поток т к во всех девяти элемент тах состаавного П-образно П ого магн нитопровоода и в контролиируемом изделии 9. По и оскольку магнитн ные сил ловые ли инии не е пересека аются меж собой то вели жду й, ичина маггнитного потока в каждом элементе, э, а следовательно, и ЭДС вс девят измери сех ти ительных обмоток будут зав висеть от т магнитны свойс издели на вы ых ств ия ыбранной глубине и по все длине изделия.

ей.

Общая ш ширина ссоставног магнит го топровода больше максим а е мального значения я глубины упрочн ы ненного слоя, д дефекта или ма агнитной неоднор родности и контролиируемого изделия 9.

Дл повышения точн ля ности меттода необ бходимо учитывать геометр у ь рическуюю неоднороодность поверхно ости коннтролирууемого объекта, т.к. она вносит о а т случайны флукт ые туации в сигнал, поступаю ющий на НЭП, в а величина которых х зависит от высоты и шага неровно а ости пове ерхности. Как пока азывает практика, п, чем больше высо неровности, т ота тем выше уровен случай нь йных флу уктуаций..

Дефекты сплошно ы ости обыч выявл чно ляются по величин ВМП н повер не над рхностьюю контроля поэтом присут я, му тствие в сигнале случайно флукту ой уации приводит к существеенному уухудшени их вы ию ыявляемос сти, особ бенно тех которы имеют х, ые т малые ггеометричческие раазмеры. ННаличие поверхно остного сслоя с вееличинойй магнитно прони ой ицаемости r о и обуславлиивается те ехнологич ческим прроцессом м изготовл ления объ ъекта коннтроля и определ ляется не еровностяями и тоочностьюю взаимног расположения взаимодей го йствующи поверх их хностей.

Кр роме того к детал внутр о, лям реннего оборудова ания (раммам, кроншштейнам,, чашам сидений и спец циальным соедин м нительным деталя м ям) преддъявляютт повышен нные тр ребования прочн я ности и точнос сти, вне ешнего вида и шероховватости ( (чистоты) поверх ) хностей. В завис симости от соот тношенияя среднего шага и высот о ты неро овностей различа ают: отк клонения формы,, волнистоость (рис 2) и ше с. ероховато ость (рис 3). Пар с. раметры э этих нер ровностейй связаны с заданн черте ной ежом точчностью изготовле и ения разммера повеерхности..

Отклонения взаи имного располож р жения, формы, параметры волнис ы стости и шероховватости регламен нтированы станд ы дартами, входящи ими в систему у основны норм взаимозаменяемос ых сти (ОНВ Напри В). имер, точ чность наружных н х диаметроов корп пусов эл лектродви игателей электро омеханизм мов лета ательных х аппарато как пр ов, равило, назначаетс как на свободны не соп ся ый прягаемы размер ый р по станд дартам Единой сист темы доп пусков и посадок.

п Рис. 2 Волнист 2. тость пов верхностии: Рис. 3. Микрон 3 неровности HW1 – вы ысота;

BW1 – шаг W от мех ханическо обрабо ой отки поверхност детали ти Миинимальн требо ные ования к ш шерохова атости по оверхност выпол ти, лненной в допуске IT 14 для ном минальны диаметров, на ых апример, свыше 120 мм,, составля яют 25…50 мкм. Предель ьная высота нероовности, при указ зании на а чертеже волнисто ости, выби ирается в пределах 25…50 мкм.

х Рис. 4 Микрон 4. неровност от мех ти ханическо обработки повер ой рхности Ra=0, R Нааиболее ххарактерн ными откл лонениям формы при оп ми ы, пределени ВМП, ии, являются в поперечном сеч я чении отк клонения от цилинндричност круглости (как ти, к частные случаи: овальн : ность и огранка а), и в продоль ьном сеч чении – бочкообрразность и седлоообразност Числе ть. енные знаачения оттклонени формы ия ы определяяются по соотно о ошению допуска формы и допу уска раззмера из з установлленных ООНВ трех уровней относите ельной геоометричееской точнности: А,, В и С. Д нормальной то Для очности ((уровень А) допус формы составл ск ы ляет 60 % допуска размера и для пр римера, иизложенного выше будет равен 0,6 мм. На е, 6 а рис. 4 прредставле образец повер ен рхности детали (п д параметры шерох ы ховатости и измерены профил ы лометром ПК-4), п м полученн ные на ми икротверддомере «Micromet « t 5101» и ззависимо ость прираащения н апряженнности ВМ над об МП бразцом от высоты ы неровнос при в сти высоте из змерения ВМП над поверхн д ностью о образца z==0,25 мм..

На рис. 5 приведе завис 5. ены симости н напряженн ности ВМ над об МП бразцом от высоты о ы неровнос h и вы сти ысоты изммерения ВВМП пове ерхностью объекта z.

ю а Рис. 5. Зависимо ость напряженност магнит ти тного поля над обра я азцом от высоты н неровност h и выс ти соты изме ерения ВМ повер МП рхностью объекта z ю Разработан метод неразрушающего контроля внутренних дефектов металлических деталей авиационной техники и измерительный преобразователь для его реализации с целью повышения точности измерений оценено влияние геометрической неоднородности поверхности детали на результаты измерений напряженности внешнего магнитного поля.

Геометрическая неоднородность представляет собой наружную часть поверхностного слоя, имеющую толщину до 50 мкм и 0,01 0,001 r.

Установлено, что с ростом высоты неровности поверхности детали амплитуда напряженности ВМП, измеряемая НЭП монотонно увеличивается.

При этом наибольшее влияние поверхностного слоя на ВМП наблюдается при z1 мм. С увеличением высоты измерения магнитного поля влияние поверхностного слоя уменьшается, однако ввиду малых величин основных измеряемых параметров ВМП уменьшается и достоверность контроля технического состояния объекта.

Установлено, что высота неровности поверхности детали не должна превышать 40 мкм, при Rz 40 выявляемость дефектов сплошности при прочих равных условиях ухудшается в 2 раза.

Список литературы 1. Хайруллин И. Х, Исмагилов Ф. Р., Афанасьев Ю. В., Пашали Д. Ю., Бойкова О. А. Накладной электромагнитный преобразователь / Полезная модель №68700, МПК G01N27/90. Опубл. 27.11.2007. Бюл.№33.

УДК 62-83:62-573. А. М. ЗЮЗЕВ, В. П. МЕТЕЛЬКОВ, Д. П. СТЕПАНЮК ФГАОУ ВПО УрФУ имени первого Президента России Б. Н. Ельцина ВЛИЯНИЕ ОГРАНИЧЕНИЙ ПО НАГРЕВУ И ПРОСАДКЕ НАПРЯЖЕНИЯ НА ПУСКОВЫЕ РЕЖИМЫ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ Из практики известно, что прямой пуск асинхронного двигателя (АД), особенно большой мощности, сопоставимой с мощностью сети, создает определенные проблемы, требующие решения. Так, при прямом пуске асинхронного двигателя из сети потребляется большой ток (особенно для крупных высоковольтных двигателей), достигающий 5…7 номинальных значений. Такой ток нагружает питающую сеть и приводит к существенным просадкам напряжения, в результате чего требуется принимать специальные меры по организации пуска. Эта проблема особенно актуальна для механизмов с большим моментом инерции (турбомеханизмы, крупные вентиляторы и пр.).

Одним из вариантов организации пуска АД, позволяющим снизить просадку напряжения сети, является применение устройства плавного пуска (УПП) на основе тиристорного преобразователя напряжения (ТПН). Этот вариант применим в тех случаях, когда не требуется регулирование скорости двигателя в процессе работы. Использование устройства плавного пуска, как считается, позволяет ограничить просадки напряжения сети. Дополнительно его применение позволяет решить и следующие задачи: обеспечить плавный разгон двигателя, уменьшить механические удары, снизить броски тока, уменьшить колебательность электромеханических процессов и т.д. Здесь следует обратить внимание на существенную особенность пуска АД с помощью УПП. Она заключается в том, что при использовании УПП, работающего по принципу регулирования амплитуды напряжения, существенно затягивается время пуска и, соответственно, время пребывания двигателя в зоне больших скольжений, сопровождающихся высоким уровнем потерь в обмотках АД. Это обстоятельство создает опасность перегрева двигателя за время пуска, что особенно актуально для высокоинерционных электроприводов.

Существуют несколько способов организации пуска АД с применением ТПН. Наиболее часто используемым вариантом организации пуска АД с помощью УПП является пуск при линейном нарастании напряжения. Однако этот вариант далеко не всегда является оптимальным, так как момент двигателя зависит от квадрата амплитуды напряжения и при таком способе пуска может достаточно долго оставаться в области небольших значений. Поэтому для механизмов, имеющих повышенный момент сопротивления, такой вариант пуска приводит к существенному увеличению времени нахождения двигателя в зоне больших скольжений с повышенным его нагревом и не всегда позволяет снизить механические нагрузки на оборудование [1]. Для высокоинерционных механизмов по этой же причине происходит неоправданное затягивание времени пуска.

Учитывая, что максимум просадки напряжения сети тесно связан с максимумом тока двигателя, представляется более целесообразным использование пуска «под отсечку», когда выходной ток УПП устанавливается на уровне токоограничения и далее на нем удерживается. Изменяя уровень токоограничения, можно влиять на величину просадки напряжения сети. При таком способе пуска более эффективно используется крутящий момент двигателя, сокращается время пребывания двигателя в зоне больших скольжений и, соответственно, его нагрев. Исходя из этого, представляет интерес исследование взаимосвязи ограничения просадки напряжения с тепловым состоянием двигателя при использовании УПП для запуска привода.

Исследование осуществлялось путем моделирования в среде Matlab на примере электропривода с двигателем 4А225М4 (PN=55 кВт). Использовалась тепловая модель двигателя, содержащая пять узлов с учетом зависимости активных сопротивлений обмоток от температуры [2]. В качестве одного из важных вариантов применения устройств плавного пуска можно считать запуск крупных центробежных вентиляторов, поэтому моделирование проводилось для вентиляторного момента нагрузки. Питающая сеть моделировалась одним индуктивным сопротивлением (активное сопротивление считалось равным нулю). Это представление наиболее справедливо для высоковольтных сетей, а в случае крупных вентиляторов применяются именно высоковольтные двигатели.

Индуктивность сети lc принималась равной 12% от эквивалентной индуктивности статорной обмотки. При таких параметрах сети просадка напряжения при прямом пуске составляет 16%, что соответствует экспериментальным результатам, полученным на одном из промышленных агрегатов ОАО «Северский трубный завод».

На рис.1 показаны для одной фазы расчетные значения тока IA, ЭДС сети EcA, напряжения сети UcA в точке подключения нагрузки, падения напряжения на сопротивлении сети U (величины на графиках откладываются в относительных единицах, за базовое значение приняты номинальные значения).

При регулировании ток преобразователя имеет прерывистый характер. Падение напряжения на реактивном сопротивлении, как известно, пропорционально производной тока, поэтому наибольшее мгновенное падение di напряжения lc dt имеет место в моменты нарастания тока после паузы и его уменьшения до нуля в конце времени работы одного тиристора фазы. Скорость Рис. 1. Ток фазы, ЭДС сети, изменения тока определяется напряжение сети параметрами фазы и приложенным напряжением. Как показали исследования, для поддержания тока на уровне уставки Iуст=3,5…5 требуется угол открытия тиристоров 90…80 градусов относительно фазного напряжения, т.е. мгновенное напряжение, прикладываемое к обмотке в момент открытия di тиристоров практически одинаково во всех случаях. Значит dt и максимальная мгновенная просадка напряжения не меняются при изменении Iуст. Ограничить просадку и снизить амплитуды гармоник в напряжении сети можно уменьшив скорость нарастания тока, например с помощью установки дополнительного реактора на входе ТПН.

Интервалы проводимости тиристоров и паузы при изменении Iуст изменяются, значит, действующее значение просадки напряжения будет так же изменяться. При учете реальных свойств преобразователя, ток, протекающий по цепям статора, несинусоидальный. В нем присутствуют определенный спектр гармоник. Наиболее существенные первая, пятая, седьмая и одиннадцатая гармоники. Оценим величину этих гармонических составляющих в процессе пуска при разных уставках токоограничения. На рис. 2,а и 2,б показано изменение действующих значений указанных гармоник при двух значениях Iуст за время пуска. Видим, что при уменьшении первой гармоники, амплитуды высших гармоник при уменьшении Iуст увеличиваются, а так же растет их доля в общем составе. В действующем значении просадки напряжения это будет еще более заметно, так как индуктивное сопротивление кратно номеру гармоники:

U i ilc I i, где i-номер гармоники, -круговая частота первой гармоники, Ii – действующее значение i-той гармоники тока. Действующее значение просадки напряжения определяется по формуле U U 12 U 5 U 7 U 11.

2 2 Поскольку первая гармоника тока намного больше высших гармоник, то просадка напряжения все таки уменьшается, но в меньшей степени, чем Iуст.

Оценим возможности уменьшения просадки напряжения при данном способе пуска. В качестве независимых параметров примем Iуст и отношение суммарного приведенного момента инерции к моменту инерции двигателя J/Jд.

Результаты моделирования для случая, когда ТПН принимался идеальным, то есть не учитывались его дискретные свойства и наличие высших гармоник во входном и выходном напряжении преобразователя, показали, что момент инерции практически не влияет на значение просадки напряжения U (рис. 3).

От Iуст просадка напряжения в этом случае зависит линейно – чем меньше ток, тем меньше просадка напряжения. Потребуем, чтобы при пуске просадка напряжения не превышала 10% (плоскость A на рис. 3). Ниже плоскости А лежит область допустимой работы по данному критерию. Этой области соответствуют уставки ограничения тока менее 3,8 о.е.

б) а) Рис. 2. Амплитуды гармоник при Iуст=3,5 (а) и Iуст=4,5 (б) Рассмотрим зависимость нагрева двигателя от момента инерции привода и уставки ограничения тока. На рис. 4 показано время пуска двигателя в функции Iуст, которое, как видно, значительно возрастает при уменьшении тока всего в полтора раза. Причем возрастает тем больше, чем больше момент инерции. Соответственно затягивается время пребывания двигателя в области больших скольжений, увеличиваются потери и нагрев. На рис. 5 показана температура лобовых частей обмотки статора в конце пуска (как показывают экспериментальные и модельные исследования, именно эти части обмотки является самыми нагретыми в переходных режимах). Допустимая температура обмотки статора для изоляции класса F равна 155°С. Это ограничение также определяет свою область допустимой работы (ниже плоскости A на рис. 5).

Рис. 3. Просадка напряжения Рис. 4. Время пуска (A – уровень допустимой привода просадки напряжения) Рис. 5. Температура лобовых Рис. 6. Область допустимых параметров запуска (S);

1 – линия частей (лоб);

A – уровень ограничения из условия допустимой температуры допустимой температуры Проанализировав все ограничения, можно выделить допустимую область параметров запуска, которая является также и областью оправданного применения УПП (рис. 6). Одной из границ этой области является линия, соответствующая минимально достаточному для уверенного запуска двигателя току Imin. Величина этого тока зависит от величины момента сопротивления, в данном случае это значение равно 3,3IN. С другой стороны, из условия ограничения просадки напряжения ток не должен превышать значения Imax. Эта граница зависит от мощности сети. Также существует граница, определяемая нагревом двигателя, ей соответствует линия 1 на рис. 6. На эту границу влияют момент инерции, величина и характер момента сопротивления, значение Iуст.

Если привод не попадает в эту область (так может происходить при больших моментах сопротивления, больших моментах инерции на валу двигателя и слабых сетях.), необходимо предусматривать другой способ пуска, например с использованием частотного преобразователя.

Список литературы 1. Зюзев А. М., Метельков В. П. Исследование пусковых режимов электропривода конвейеров // Электротехника. 2009. №9. С. 41-45.

2. Зюзев А. М., Метельков В. П. Оценка величины тепловой проводимости медь-сталь обмотки статора асинхронного двигателя // Электромеханика, электротехнические комплексы и системы. Межвузовский сборник научных трудов - Уфа: Уфимский государственный авиационный технический университет, 2010. С.33-39.

УДК 621. Р. Р. САТТАРОВ, М. А. АЛМАЕВ ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОГО ВИБРОДВИЖИТЕЛЯ Электромеханический вибродвижитель может быть использован для устройств очистки ЛЭП от гололеда.

Движение вибродвижителя происходит за счет периодического колебания внутренних масс, возбуждаемых электромагнитным полем провода, при взаимодействии с внешней средой [1, 2]. Для реализации движения механической системы как целого устройства необходимо, чтобы сила трения, препятствующая перемещению в направлении требуемого движения, была меньше, чем сила трения, препятствующая движению в противоположном направлении. Такая разность трения может быть обеспечена конструктивно, асимметрией колебаний внутренних масс в направлении движения или управлением силой трения за счет изменения нормального давления. Средние сила трения и скорость перемещения устройства может быть увеличена за счет применения покрытий обеспечивающих анизотропное трение [3]. На основе вибрационных электромеханических преобразователей может быть предложено устройство для перемещения внутри труб [4].

Эллектромаг гнитная си возни ила, икающая при преообразован электр нии рической й энергии в механ ническую энерги ю ию, полнностью определяе о ется парааметрами и электром магнитног поля [2 5].

го 2, Дл расчет и пр ля та роектиро ования исследуем и мых элек ктромехан нических х вибродвиижителей необхо й одимо таакже поостроить математ тическую модель ь установи ившегося режима вибропе еремещенния. Для моделир рования движения д я вибродвиижителя р рассмотри расчет им тную мод дель, пред дставленн ную на ри 1.

ис.

Рис. 1. Р Расчетная схема эл я лектромаг гнитного вибродви ижителя Расссмотрим движени виброд м ие движител вдоль провода н прямол ля п на линейном м отрезке, который может бы произ ыть звольно наклонен по отнош н шению к горизонту г у на угол Пусть x1 и x2 – координ. наты центра масс первого и второг кольца го а соответс ственно, о отсчитыва аемые вдо оси пр оль ровода;

y1 и у2 – ко оординат центра ты а масс первого и второ ого пол лукольца соответ тственно, отсчит тываемые е перпенди икулярно оси пров о вода;

m1 и m2 – масса коль 1 и к м ьца кольца 2;

с1 и с2 – коэффиц циент жесткости пружины между полуколь ы ьцами и между кольцами к и соответс ственно;

FЭМ X = q – эле ектромагннитная сила при с итяжения колец;

я ;

FЭМ Y = q – электтромагнит тная сила притяже а ения полуколец;

F ТР1 и FТР2 – сила а трения к кольца 1 и кольц 2 о п ца провод;

g – ускорение си илы тяже ести;

µ коэффиц циент вязккого трен ния;

k – ко оэффицие сухого трения.

ент о Коольца приитягивают друг к другу под дей тся йствием э электромагнитной й силы FЭМ X. Кром того, на кольца действу сила упругости пружин равные ме н а ует у и н, е М c1|x2-x1| по абсол лютной величине и противополо е ожно нап правленны сила ые, а тяжести m1g, m2g и сила реакции о р опоры N. Также, на кольца действу н а уют силы ы противлен среды µ х 1 и µ х 2.

ы сухого тр рения FТР и FТР2, и силы вяязкого соп ния Р Урравнения ддвижения вибродв я вижителя имеют ви ид:

m11 FЭМ X (1 cos(2t )) c1 ( x2 x1 ) m1g sin Fтр1 x x m2 2 FЭМ X (1 cos(2t )) c1 ( x2 x1 ) m2 g sin Fтр 2 x x (1) m2 m 2 FЭМ Y (1 cos(2t 0 )) c2 ( y2 y1 ) y g 2 Силы сухого трения FТР1 и FТР2 существенно отличаются за счет разных членов силы реакции опоры N i. В качестве модели силы сухого трения принята модель, описанная в [6]. Аналитический вид модели силы сухого трения для i го кольца (где i=1,2):

kNi,( xi 0 и FИНЕРЦ i kN i ) Fтр i FИНЕРЦ i,( xi 0 и kN i FИНЕРЦ i kNi ) (2) kN i,( xi 0 и FИНЕРЦ i kNi ) где FИНЕРЦi - равнодействующая всех сил, кроме силы сухого трения приложенного к i-му кольцу, Ni – нормальная сила реакции.

Для рассматриваемой системы:

N1 m1 g sin (3) N 2 m2 g sin FЭМ Y (1 cos(2t 0 )) c2 ( y2 y1 ) Анализ полученных нелинейных уравнений (1) – (3) может быть проведен только численными методами. При этом наиболее целесообразно воспользоваться математическими пакетами программ, где реализованы алгоритмы решения систем нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений.

Под действием переменных электромагнитных сил FЭМ X и FЭМ Y реализуется модель вынужденных колебаний колец по оси Х и полуколец по оси Y. Для исследования этих колебаний разработана система уравнений установившегося режима работы вибродвижителя. Движение происходит за счет изменения силы трения управляющими электромагнитными силами FЭМ Y.

Вибродвижитель движется на прямолинейном участке провода, который может быть произвольно наклонен по отношению к горизонту на некоторый угол, при гармонических колебаниях внутренних масс вдоль горизонтали и вертикали. Эти колебания имеют одинаковую частоту, но сдвинуты по фазе.

Управляя сдвигом фаз, можно изменять направление и величину средней скорости движения системы. Кроме того, величину скорости можно варьировать, регулируя частоту колебаний внутренних масс.

Ядром параметрической оптимизации является процедура анализа, позволяющая определить выходные параметры при заданных управляемых входных параметрах [7]. Для процедуры анализа могут быть использованы разработанные ранее математические модели электромеханических вибродвижителей [2, 5]. В соответствии с разработанным подходом предложены математические модели электромагнитных процессов в вибродвижителе и установившегося режима виброперемещения.

Моодель эле ектромагн нитных прроцессов в вибрац ционных преобраз зователях х должна позволять опр ределять тяговыые хара актеристи ики, а модель ь ния – среднюю скорость Vср и установи ившегося режима виброп а перемещен с ный угол подъем пр. Совмест предельн л ма тное при именение матема е атических х моделей (рис. 2) позволяе опреде ет елить зави исимости выходны парам и ых метров от т варьируе емых у управляеммых пар раметров – зн начения тока, частоты,, геометри ических и динамичческих па араметров в.

Ри 2. Мод ис. дель электтромеханнического вибродв о вижителя Вследствие малоссти ра азмаха вибрациий взаи имное влияниее электром магнитной и мех й ханическкой подс систем оказывает о тся отноосительно о простым Связь н м. носит послледователльный харрактер по электром о магнитно силе, а ой обратным влиян м нием ви ибраций на элек ктромагнитные п процессы можно ы о пренебре [5]. Т ечь Таким оббразом, в целом расчет вы р ыходных п параметров носит т последоввательныйй хараактер. Однако внутр ри прооцедур анализа а электром магнитны и ме ых еханическких пара аметров использу уются чи исленные е методы ррешения нелинейн ных алгеб браически и дифференциа их альных урравнений й на основе итера ационных циклов. Опреде х еление предельно ого угла подъема а вибродвиижителя также производ диться по расчет ряда установ п ту вившихся я режимов отличаю в, ющихся углом накл у клона.

Дл параме ля етрическо оптим ой мизации необходи имо опре еделить основные о е критерии оптима и альности. Часть этих кри итериев носит об н бщий хар рактер и применяется при проектир ровании ллюбых те ехнически объект – над их тов дежность,, экономиччность, массога абаритные показ е затели. Специал льные критерии к и оптималььности дл разрабо ля отанных ввибродвиижителей:

- уд дельные ээлектром магнитные силы FЭМ X = q и FЭМ Y = q ;

е Э - предельно преодолеваемое сопротивление от гололедных отложений;

- средняя скорость Vср ;

- предельный угол подъема пр.

При использовании разработанной процедуры анализа вибродвижителя преодолеваемое сопротивление от гололедных отложений может быть учтено или увеличением коэффициента трения или угла подъема провода. Таким образом, критерий предельно преодолеваемого сопротивления может быть сведен к критерию предельного угла подъема. На критерий средней скорости передвижения целесообразно наложить ограничения, т.к. при очистке голодных отложений средняя скорость должна быть не ниже определенного значения.

Аналогично общетехнические критерии оптимальности – надежность и экономичность – могут быть ограничены некоторыми минимальными значениями. Удельные электромагнитные силы FЭМ X = q и FЭМ Y = q можно рассматривать как внутренние переменные. Таким образом, можно свести многокритериальную задачу к однокритериальной приняв в качестве целевой функции частный критерий – предельный угол подъема пр.

На основе изложенного выше параметрическая оптимизация конструкции электромагнитного вибродвижителя сводится к решению задач математического программирования:

extrF X, X D.

Здесь целевая функция F X пр, X – управляемые входные переменные, D – область допустимых значений управляемых переменных.

Ограничения, формирующие область допустимых значений, определяются техническим заданием на разработку конкретной конструкции вибродвижителя. Основные ограничения на электромагнитные и геометрические управляемые параметры связаны с характеристиками и параметрами ЛЭП, на которой устанавливается электромеханический вибродвижитель.

Методы решения задачи математического программирования достаточно разнообразны. Одним из наиболее просто реализуемых методов решения задач параметрической оптимизации является метод полного перебора вариантов.

Более сложными, но обеспечивающими быстрый поиск оптимального варианта, являются градиентные методы [7]. Во всех универсальных математических пакетах (например, MathCAD, Mapple и др.) имеются встроенные процедуры для решения задач нелинейной условной оптимизации. Поэтому наиболее рационально при реализации данного алгоритма использовать универсальные математические пакеты, так как в них уже реализованы процедуры анализа электромеханического вибродвижителя [2].

Список литературы 1. Исмагилов Ф.Р., Хайруллин И.Х., Саттаров Р.Р., Столяров Д.М.

Устройство для очистки проводов линии электропередач. Пат. РФ № 2309505, МКИ H02G 7/16. - № 2006111691/09, заявл. 10.04.2006, опубл. 27.10.2007., Бюл.

№ 30.

2. Электромагнитный вибродвижитель для очистки проводов линий электропередач от гололеда /Р.Р. Саттаров, М.А. Алмаев // Сборник Всероссийской научно-технической конференции «Электротехнологии, электропривод и электрооборудование предприятий». Уфа: 2009. – т.1, с.133 135.

3. Саттаров Р.Р., Исмагилов Ф.Р., Алмаев М.А. Устройство для очистки проводов линий электропередач. Пат. РФ на полезную модель №93184, заявка №2009142495/22 от 17.11.09 г. Опубл. 20.04.2010. Бюл. №11.

4. Самоходное устройство для движения внутри трубопровода. Саттаров Р.Р. [и др] // Пат. РФ на полезную модель №96091, заявка №2010112337/22 от 30.03.10 г. Опубл. 20.07.2010. Бюл. №20.

5. Исмагилов Ф.Р., Саттаров Р.Р. Электромеханические преобразователи для вибрационной техники. – М.: Машиностроение, 2008. – 276 с.

6. A. N. Grankin and S. F. Yatsun Investigation of Vibroimpact Regimes of Motion of a Mobile Microrobot with Electromagnetic Drive // Journal of Computer and Systems Sciences International, 2009, Vol. 48, No. 1, pp. 155–163.

7. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования: учебник для студ. вузов / И. П. Норенков;

ред. И. Б. Федоров и др. – 2-е изд., перераб. и доп.– М.: МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. – 336 с.

УДК 621. Ю. И. БОЛОТОВСКИЙ, Л. Э. РОГИНСКАЯ ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет ТОЧНОСТЬ ЗАДАНИЯ ВРЕМЕННЫХ ИНТЕРВАЛОВ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В ряде случаев точность, а иногда и достоверность моделирования электромеханических систем определяется точностью задания временных интервалов в модели. Особенно тщательно определение точности задания временных интервалов необходимо проводить при моделировании периодических процессов. В этом случае причиной снижения точности и/или достоверности может служить накопление временной погрешности, которое происходит от периода к периоду анализируемого процесса.

Рассмотрим потерю адекватности модели из-за низкой точности задания временных интервалов на примере моделирования схемы трехфазного управляемого тиристорного выпрямителя (схема Ларионова) с активно индуктивной нагрузкой (рис. 1). Моделирование проводилось в среде ORCAD 9.2.

В схеме использована модель тиристора ТБ143-630-14 [1] Система управления моделируется шестью источниками типа VPULSE с соответс ствующим сдвига ми ами по вр ремени TD Трехф D. фазная сет модели ть ируется с помощью источни ю иков VSIN Осталь N. ьные пара аметры яс из ри сны исунка.

Прричиной потери точности при мо и оделиров вании в рассматр риваемом м случае я является т что от то, тношение периода промыш е а шленной частоты (50 Гц – период 20 мил ллисекунд и п д) периода включенния тири исторов – 3,(3)) миллисеккунды вы ыражается иррацио я ональным числом.

м Рис. 1. Модель с схемы тре ехфазного управля о яемого ти иристорно выпря ого ямителя с ак ктивно-ин ндуктивно нагруз ой зкой Ри 2.Осци ис. иллограмм напряж ма жения на выходе выпрямит в теля в слу учае, если времен нные пара аметры им мпульсов управлен задан с точно в ния ны остью до одного зна после запятой при TSTO ака е OP=100 миллисеку м унд Н рис. 2 п На приведена осцилло а ограмма напряжения на вых н ходе выпр рямителя в случае, если вре, еменные параметры импуль п ы ьсов управления (п параметры TD и ы PER) зад даны с точчностью до одного знака по д о осле запят (табл. 1).

той Таблица Т Пара аметры TD и PER,з D заданные с точностью до од дного знака после за а апятой VTT1 VT V VT3 VT4 VTT5 VT V TD 1,6m m 5,0m 5 8,3m 11,6m 14,99m 8,3m PER 3,3m m 3,3m 3 3,3m 3,3m 3,3mm 3,3m Х Характерн ным для данной осцциллограаммы явля яется то, ч режим работы что ы схемы мменяется после пе ериода п промышле енной чаастоты – 20 милл лисекунд..

Очевиднно, это происход дит из-з того, что осу за уществля яется наккопление е погрешнности в мооменты включения тиристо в я оров из-за низкой точности задания и я параметр TD и PER.

ров О Осциллогррамма (рис.3) напряже ( ения на выход а де выпр рямителя я соответс ствует сллучаю, ко огда времменные параметр импул ры льсов уп правления я (парамет тры TD и PER) заданы с точностью до дв з вух знако после запятой ов е й (табл. 2). Осц циллограм мма соо ответству ует шта атному режиму работы ы выпрямиителя.

Рис. 3 Осцилл 3. лограмма напряжен на вы ния ыходе выппрямителя в случае если я е, времеенные пар раметры импульсо управле и ов ения зада с точн аны ностью до двух о зна аков после запятой при TST е й TOP=100 миллисек м кунд Таблица Т Пар раметры TD и PER T R,заданны с точностью до д ые двух знаков после за в апятой VTT1 VT V VT3 VT4 VTT5 VT V TD 1, 6m 5,,00m 8,33m 11,66m m 14,999m 8,33m PER 3, 3m 3,,33m 3,33m 3,33m 3, 3m 3,,33m Ш Штатный р режим рааботы (ри 3), пол ис. лучен для времени окончан счета я и ния а (TSTOP) 100 милл ) лисекунд То, что для этого значения TSTOP удалось получить д. о я п ь штатный режим р й работы, го оворит то олько о то что накоплени погреш ом, ие шности на а временно интервале [0...100 милл ом лисекунд] не вызы ] ывает изм менений в режиме,, получаеммом при моделиро овании. Э не да основ Это ает вания наддеяться на то, чтоо модель, полученн ная при значения парам ях метров TD и PER (табл.2) будет R, т адекватн для бол на льших знаачений TSSTOP, пооскольку с увеличе ением TSTTOP идет т процесс накоплен погреш ния шностей параметр импул ров льсов упрравления.

Д демон Для нстрации этого (риис.4) при иведена осциллогр рамма наппряжения я на выхооде выпр рямителя в случа если временны парам ае, ые метры им мпульсовв управлен задан с точно ния ны остью до двух знааков после запятой (см. табл й лицу 6.4) ) для TSTOOP=200 ммиллисекуунд.

И осцилл Из лограммы (рис.4) следует, что накоплени погре ы ) н ие ешностей й параметр импу ров ульсов упр равления приводя я, ящее к неедостовер рным реззультатам м моделирования, в рассматрриваемом случае произошл в моме време около м п ло ент ени о 117 милллисекунд..

Рис 4 Осцилло 4. ограмма напряжен на выходе выпрямителя в случае если н ния я е, време енные пар раметры импульсо управле и ов ения зада с точн аны ностью до двух о зна аков после запятой при TST е й TOP=200 миллисек м кунд Д того ч Для чтобы обееспечить адекватн ную работ модели для TSTOP= ту и миллисеккунд необходимо задание параметр TD и PER с то ров очностью до трех ю х знаков после запя ятой (табл 3).

л.

Таблица Т Пар раметры TD и PER T R,заданны с точно ые остью до т трех знаков после за в апятой V VT1 VT2 VT3 VTT4 VVT5 VT TDD 1, 666m 5,000m 8,333m m 11, 66m 14,999m 18,333m PER R 3, 333m 3,333m 3,333m m 3, 33m 3, 333m 3,333m Н осцилл На лограмме (рис.5) приведен крива напряж е на ая жения на выходе а е выпрямиителя в случае, если вре еменные параметр импул ры льсов уп правления я заданы с точность до тре знаков после зап ью ех пятой для TSTOP= я =200 милл лисекунд.

Рис. 5.Осцилло ограмма напряжен на вых н ния ходе выпррямителя в случае, если я време енные пар раметры импульсо управле и ов ения зада с точн аны ностью до трех о зна аков после запятой при TST е й TOP=200 миллисек м кунд П Приведенн ный при имер ил ллюстриру ует необходимос сть тща ательного о определе ения точ чности вр ременных парамет х тров моддели и с соответст твующегоо значения TSTOP д получ я для чения аде екватных результат тов.

Спписок лит тературы 1.Б Болотовск кий Ю.И И., Тан назлы Г.И. ORC CAD 9.x x, 10.x.П Практика а моделирования. – М. СОЛО –ПРЕ ОН ЕСС, 2008 – 208с.

УДК 621. Р. Ф. АЛЕТДИНОВ, Т. А. ВОЛКОВА ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет ПРИМЕНЕНИЕ LC-ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ Большинство потребителей электроэнергии представляют собой электромагнитные механизмы, такие как электрические машины, трансформаторы, оборудование для дуговой сварки и другие, которые для преобразования энергии одного типа в энергию другого типа, например, механическую в электрическую, используют переменный магнитный поток.

Вследствие этого в обмотках электрических машин при протекании тока индуцируются реактивные э.д.с., обуславливающие сдвиг по фазе () между напряжением и током. Этот сдвиг по фазе обычно увеличивается, а cos уменьшается при малой нагрузке. Поэтому, если не принять специальных мер, то результирующий cos энергетической системы будет низок и может уменьшиться до 0,50-0,70.

С уменьшением cos ток нагрузки электрической станции и подстанции будет увеличиваться при одной и той же потребляемой из сети активной энергии. Повышение cos позволяет уменьшить потребление из сети реактивной энергии и увеличить за счёт разгрузки по мощности срок службы оборудования [1].

Формула мощности, потребляемая индуктивной компонентой сети:

2 U Um Um p ui sin t cos t sin 2t sin 2t.

L 2 xL xL Мощность колеблется вокруг нуля с двойной частотой и ее среднее значение за период равно нулю. Приращение энергии в нагрузке за период тоже равно нулю. Это значит, что энергия «гуляет» туда-сюда по контуру, но никакой полезной работы не совершается. Пока напряжение источника нарастает (по абсолютному значению), мощность положительна и поток энергии движется по контуру к индуктивности, где накапливается энергия магнитного поля. Когда напряжение начинает падать, энергия из индуктивности возвращается обратно к источнику. Никакой полезной работы при этом не совершается.

Мощность, которая расходуется на создание полей в реактивных элементах на переменном токе, называется реактивной мощностью. Она была бы вполне безобидной, если бы в реальных схемах устройства были бы идеальными. В действительности, все электротехнические устройства обладают активными сопротивлениями. Циклические перетоки реактивной мощности приводят к тому, что возникают высокие потери мощности и появляются высокие перепады напряжения в электрических линиях, появляется необходиимость увеличен ния габа аритной мощност ти генер раторов, сечения я кабелей, мощност силовы транс ти ых сформаторров. В эттом и закключается главное я е вредител льство ре еактивной мощно й ости - поолезной работы н проис р не сходит, а потери э энергии е есть [2]. Одним из меропр О з риятий по компенс о сации реактивной й мощност являе ти ется подк ключение к устр е ройству с посто оянной нагрузкой н й компенсиирующег конден го нсатора соответсттвующей мощнос сти, вклю ючаемогоо одновремменно с у устройством.


К сожалени совре ию, еменная ппромышл ленность ограниче в при ена именениии ёмкостны машин которы как кл ых н, ые ласс ЭМП могли бы быт использованы в ПЭ и ть качестве компенс е саторов реактивн ой мощн р ности (инндуктивно составляющей ой й её). Но, так ка их мощность мала и не позволяет компен, ак м ь п нсироватьь превосхо одящую во мног крат и го индуктиввную сос ставляющщую, есть способ ь б выхода и сложи из ившейся ситуации Этот сп с и. пособ закключен в применении так к называем мых и индуктивно-ёмкос стных преобраазователейй или и LC преобраззователей й.

Поостроение LC-прео е образоват телей и их испыт и тание наччали в 30 годах 0-х х XX-го столетия извест я тные сов ветские физики Мандел льштам Л.И. и Папалекс Н.Д. [3]. Их назыв ают пар си х раметрическими машинам ми. LC- преобраззователи работают на явл лении рез зонанса в колебатательном контуре,, состоящи из инд ий дуктивнос и емко сти ости.

Мо ожно выдделить сле едующие виды LC C-преобраз зователей й:

1. L – создает вращающ моме или пр щий ент реобразуе его обр ет ратно;

С – компенс сирует инндуктивну состав ую вляющую реактивн мощн ю ной ности;

2. С – создает вращающ моме или пр щий ент реобразуе его обр ет ратно;

L – компе енсирует ёмкостну соста ую авляющую реакти ю ивной мо ощности,, одновремменно явлляясь наггрузкой дл емкост ля тного пре еобразоваателя, т.к. ёмкость ь может рааботать то олько на индуктив вность;

3. LCC-преобраазователи – оба участвую в об ют бразовани враща ии ающегося я электром магнитног поля.

го Ви 1 пред ид дставляет классиче ескую коомбинаци индук ию ктивных машин с индивидуальной или цент трализоваанной ко омпенсаци реакт ией тивной мощности м и комплекттными конденсаторными батареям А так ми. кже к эт тому виду можно о отнести п параметррическую индуктив вную маш шину Ман ндельштам и Папал м лекси.

Рис. 1. Схема индуктивн ного парам метрического гене ератора Мандель штам и Папалекси П и Ви 2 пред ид дставляет собой дуально т о-инверсн ную схе ему инду уктивной й параметр рической машине. Этот вид машин также реа д т ализован этими ав вторами в виде пар раметриче еской емккостной м машины. Кроме это можно добавит работу К ого о ть у нашего с соотечест твенника Челухина В.А. вып Ч а полнивше индук его ктивно-ем мкостнуюю машину такого кл ласса [4].

Рис. 2 Схема ёмкостно параметрического генер 2. ого ратора Мандель штам и Папалекси П и Ви 3 пока не реал ид а лизован н надлежащщим обраазом как отдельны класс ый с электром механичес ских пре еобразова ателей эн нергии, но теория создани таких н я ия х машин иимеется в [4, 5, 6].

Рис. 3. Схема LC-элект а тромехан нического преобраз о зователя п Копыл по лову:

1-катушка;

2-сердечни 3-кором ик;

мысло;

4-пе еременная ёмкость;

5 -диэлектри ик Па араметричческие машины ( (1-ый и 2-ой вид LC – п д преобразоователей) ) имеют ннизкую модуляцию соотве ю, етственно и низки к.п.д., поэтому остается о ий я открыты вопро о создании н ым ос нового тиипа электрически машин – LC их н преобраззователей 3-го вида. К й Как указ зывалось выше, такие попытки и предприннималисьь Коппыловым м и его индукктивно-ем мкостные е электром механичес ские пр реобразовватели представляли со обой механизм, м, выполнеенный из катушки индукти ивности и двух об бкладок кконденсаттора. Прии этом раб бота совер ршалась возвратно в о-поступательная.

Од днако, пррименяя индуктивн и но-емкостные пре еобразоваатели 3-го вида в качестве электрических машин, можно дос е м стичь поттребления чисто активной я й составля яющей электрическ мощн кой ности. И тем самы умень ым, ьшив пот треблениее реактивн ной энерг гии, дост тичь сниижения потерь на линии и генера п а аторах и улучшит качеств электро ть во оэнергии.

Так ким обра азом, 3-и вид L ий LC-преоббразователлей, несммотря на низкий а й уровень его осущществлени может быть реа ия, т ализован, благодар исполь ря ьзованию ю новых сегнетоэлектрических материалов с высокими значениями диэлектрической и магнитной проницаемостями, электрической прочностью [4] и разработке новых конструкций позволяющих совмещать в одном объёме индуктивную и ёмкостную компоненты.

Список литературы 1. Рекламный проспект «Компенсация реактивной мощности» фирмы «Матик-Электро», г. Москва.

2. Форум кафедры ТЭВН, г. Москва, http://tvn-moscow.ru/forum/viewtopic.php?f=40&t= 3. Каплянский, А.Е. Введение в общую теорию электрических машин:

монография/А.Е. Каплянский. – М. - Л.: Госэнергоиздат, 1941. – 96 с.

4. Челухин, В.А. Электрооборудование с ёмкостными компонентами.

Владивосток: Дальнаука, 2008. – 80 с.

5. Копылов, И.П. Электрические машины: Учеб. для вузов/И.П.

Копылов. – 4-е изд., испр. – М.: Высш. школа, 2004. – 607 с.

6. Копылов, И.П. Математическое моделирование электрических машин: Учеб. для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. школа., 2001. – 327 с.

УДК 621.313. В. И. КАРИМОВ ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНЫХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ЭЛЕКТРОМАШИННОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ К системам регулирования частоты выходного напряжения синхронных генераторов предъявляются серьезные требования к устойчивости и качеству процессов регулирования. Повышение точности стабилизации частоты увеличивает надежность функционирования приемников электрической энергии, облегчает процесс синхронизации генераторов при переводе их на параллельную работу. Увеличение быстродействия системы регулирования частоты приводит к повышению качества электроэнергии. Для повышения качества регулирования частоты синхронных генераторов представляет интерес использование интеллектуальных систем управления на основе нечеткой логики и нейронной сети.

Для проверки результатов теоретических исследований и положений, полученных в [1] и [2], а также для оценки поведения бесконтактного синхронного генератора с регулятором частоты выходного напряжения с использованием нечеткой логики и нейронной сети в статических и динамических режимах работы необходимо провести экспериментальные исследования авиационного бесконтактного магнитоэлектрического синхроннного г генератора, входдящего в состав э электромаашинногоо преобраззователя ( (ЭМП) ПТТ-500Ц.

Н рис. представл На лена стрруктурная схема лаборато я орной усстановки,, позволяю ющей и исследоват ть сист ему рег гулированния част тоты выыходногоо напряженния ЭМП Система регул П. лирования включа в себ компьютер, на я ает бя а котором произво одится программ ная эмул п ляция коомбинироованной системы ы регулиро ования частоты с элемент тами исккусственн ного интееллекта (нечеткая ( я логика, нейронн ная сеть), измер рительный орган частоты датчи тока, й ы, ик, двухканаальный аналого-ц цифровой преобр й разователь (АЦП П), произзводящийй преобраззование ч частоты генератор и тока нагрузки и шир г ра а и, ротно-имппульсныйй модулято (ШИМ реали ор М), изованные на мик е кроконтрооллере A TMEGA16. ШИМ М управляе транзи ет истором, которы входи в цеп обмот ый ит пь тки возббужденияя двигател ЭМП. Измерите ля ельный оорган час стоты и датчик то выпол д ока лнены наа делителя напряж ях жения.

Ри Струк ис. ктурная сх хема лабо ораторной установ ки й М Микроконтроллер ATMEGA A16 име еет посл ледовател льный ин нтерфейс с USART д связи с внешн для и ним миро Однак послед ом. ко довательнный интеррфейс на а основе сттандарта RS-232 уже давно не удовл летворяет разработтчиков по причине о е сравнитеельно н низких скоросте ей пере едачи данных, невозмо ожностьюю подключчения устройств у в «на лету»,, недос статочныым колиичеством м соответс ствующих портов в совре х еменных компьют терах. Ре ешением является я использо ование и интерфеййса USB свобод B, дного от переч о численных выше е недостат тков.

П Предполаг гается исп пользоват один из возмож ть и жных варииантов реализациии USB для связи м я микрокон нтроллера с персо а ональным компью м ютером, а именно о эмуляцию USB на универсальном микроконтроллере. При этом для физической связи с шиной USB используются две цифровые линии микроконтроллера (на одной должна быть возможность аппаратного прерывания), а сам USB протокол реализуется программно на этом же микроконтроллере [3].

Взаимодействие микроконтроллера с компьютером осуществляется с помощью программной библиотеки V-USB, позволяющей получить поддержку протокола USB на микроконтроллерах AVR, которые не имеют аппаратной поддержки USB [4].

Значения из USB порта в MATLAB передает специально написанная на языке программирования С++ библиотека.

Система регулирования на основе нейронной сети представляет собой блок функции, производящей выработку выходного сигнала нейронной сети на основе входных параметров: sim(net, [u(1);

u(2);

u(3)]), где [u(1);

u(2);

u(3)] – матрица входных параметров, net – идентификатор нейронной сети, загруженной в рабочую область Matlab. Разработанный регулятор частоты имеет 3 входа – значения частоты вторичного напряжения ЭМП, тока нагрузки и скорости изменения частоты, и 1 выход – значение тока управляющей обмотки двигателя ЭМП.

Система регулирования на основе нечеткой логики реализована с помощью функции evalfis([u(1);

u(2);

u(3)], FISFI), где [u(1);

u(2);

u(3)] – матрица входных параметров, FISFI – идентификатор системы нечеткого вывода. Разработанный нечеткий регулятор частоты имеет 3 входа – значения частоты вторичного напряжения ЭМП, тока нагрузки и скорости изменения частоты, и 1 выход – значение тока управляющей обмотки двигателя ЭМП. Для формирования нечеткого регулятора частоты определены входные и выходные лингвистические переменные и вид функций принадлежности. Входная лингвистическая переменная «Частота вторичного напряжения» имеет термов, входная переменная «Ток нагрузки» – 5, входная переменная «Скорость изменения частоты вторичного напряжения» – 5, выходная переменная «Ток управляющей обмотки двигателя ЭМП» – 30. Формализация термов реализована с помощью треугольной функции принадлежности (trimf). База правил содержит 175 правил вида «ЕСЛИ x1 есть А1 и x2 есть А2 ТО y есть В», где x1, x2 – входные переменные;


у – выход регулятора;

A1, A2, B – лингвистические значения переменных.

Персональный компьютер циклически обрабатывает сигналы с двухканального АЦП и выдает задающее воздействие на обмотку возбуждения двигателя ЭМП. Таким образом, обеспечивается заданный уровень частоты выходного напряжения ЭМП.

На представленной лабораторной установке планируется проведение экспериментов и сравнение их результатов с результатами моделирования процессов регулирования частоты в статических и динамических режимах работы, а также с результатами работы полупроводникового регулятора частоты.

Список литературы 1. Каримов В.И. Моделирование интеллектуальных систем регулирования частоты электромашинного преобразователя в динамических режимах // Актуальные проблемы науки и техники. Том 2. Машиностроение, электроника, приборостроение, управление и экономика: Сборник трудов Шестой Всероссийской школы-семинара аспирантов и молодых ученых, 15- февраля 2-11 г./Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т.-Уфа: УГАТУ, 2011.- С. 72-75.

2. Каримов В.И. Моделирование интеллектуальных систем регулирования частоты электромашинного преобразователя // Научно исследовательские проблемы в области энергетики и энергосбережения: сб. тр.

/ Уфа:УГАТУ, 2010. – С. 269-271.

3. С.В. Кухтецкий. Виртуальный USB-порт в лабораторной практике [Электронный ресурс]. URL: http://www.icct.ru/Practicality/Papers/16-02 2010/USB-01.php.

4. V-USB [Электронный ресурс]. URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/V-USB.

УДК 621. И. Х. БАЙБУРИН ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет О ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ ПРОЦЕССОВ В ПЛАЗМЕННЫХ СВЕЧАХ По типу рабочего процесса все многочисленные схемы плазменных свечей можно разделить на три класса: 1) с вихревой стабилизацией дуги, 2) с магнитной стабилизацией дуги, 3) со стабилизацией дуги стенками канала.

В конструкциях свечей, используемых в настоящее время для воспламенения топливо-воздушной смеси в авиационных двигателях и ГПА, реализовано комбинированное исполнение плазменных свечей первого и третьего класса, что позволяет обеспечивать стабилизацию дуги за счёт вихревого движения газа, поступающего через тангенциальные отверстия в боковом электроде (обеспечение вращения радиальных участков дуги) и за счёт изменения диаметра канала бокового электрода (корпуса).

Различные варианты конструктивных исполнений плазменных свечей представлены на рис. 1.

3, 2 Рис. 1. Конструкции плазменных свечей Во всех конструкциях имеются центральный и боковой электроды 1 и 2, вихревая камера 3 с тангенциальными отверстиями для подачи воздуха и дуговой канал 4.

При подаче воздуха в камеру через отверстия внутри камеры образуется сильное вихревое течение, вызывающее стабилизацию дуги в приосевой зоне (вследствие того, что холодный и более плотный газ (из-за инерционных сил) располагается у стенки, вытесняя нагретый и более лёгкий газ (дугу) к оси) и, как упоминалось выше, обеспечивая благоприятные условия для охлаждения электродов.

Процесс разогрева газа в плазменной свече происходит в результате его взаимодействия с дугой, поэтому эффективность разогрева существенно зависит от того, каким образом организован рабочий процесс.

При оптимальной организации рабочего процесса большая часть нагреваемого газа должна взаимодействовать с дуговым разрядом (для получения максимальной среднемассовой температуры) и тепловые режимы работы свечи должны позволять обеспечивать необходимые ресурсные показатели свечи.

Вышеуказанное можно обеспечить двумя путями: в первом случае весь газ должен проходить через дугу (дуга горит в узком цилиндрическом канале, занимая практически всё его поперечное сечение, обеспечивается максимально возможный нагрев газа (высокотемпературные плазмотроны)), во втором случае дуга в свече как бы обтекается потоком газа (вдоль или поперёк), а нагрев газа осуществляется за счёт теплообмена периферийной относительно низкотемпературной зоны дуги с обтекающим газом. Усиленный теплоотвод от дуги приводит к сокращению поперечного размера её проводящей зоны, при этом увеличиваются плотность тока, Джоулева диссипация (часть электрической энергии переходит в тепловую) и температура дуги.

Т.о., для повышения температуры дуги необходимо увеличивать интенсивность охлаждения её периферийной зоны или ограничить поперечный размер дуги стенкой канала с учётом обеспечения минимально возможного расхода охлаждающего дугу газа [1].

Можно выделить следующие основные особенности организации течения воздуха в плазменных свечах:

1. Некоторая часть воздуха проходит через приосевую зону и, следовательно, непосредственно протекает через зону дугового разряда.

2. Профиль температур в выходной струе неоднороден – максимальное её значение достигается на оси струи, минимальное значение – у стенки бокового электрода, т.е. холодный воздух, эффективно защищает боковой электрод от непосредственного воздействия дуги.

3. В дуговом канале (в полости бокового электрода) наблюдается явление шунтирования дуги: на дугу в канале действует поток воздуха, имеющий окружную и осевую составляющие. Окружная составляющая вызывает вращение «ножки», а осевая – её движение по потоку, т.е. увеличение длины дуги. Дуга увеличивается до тех пор, пока напряжение на ней не достигнет максимально допустимого значения, после чего дуга гаснет.

Кроме того, при удлинении дуги (с учётом того, что любая точка дуги имеет потенциал, противоположный по отношению к боковому электроду) потенциал какой-либо из точек может достигнуть значения, при котором произойдёт пробой газового промежутка между дугой и стенкой с образованием второй «ножки» дуги. Из двух образовавшихся параллельных электропроводных каналов новый канал будет существенно короче, и, следовательно, будет иметь гораздо меньшее сопротивление. Сила тока, проходящего через прежний канал, существенно уменьшится и канал распадётся. Вновь образовавшаяся «ножка» дуги сносится потоком, дуга удлиняется и процесс повторяется (дуга шунтируется).

При уменьшении внутреннего диаметра бокового электрода расстояние от дуги до стенки уменьшится, а температура дуги возрастёт.

Т.о., в плазменной свече со сплошным металлическим каналом реализуется дуга с самоустанавливающейся длиной. Процесс шунтирования вызывает снижение вольт-амперных характеристик, значительные колебания параметров плазменного потока и препятствует увеличению вкладываемой в дугу удельной мощности (при постоянном расходе газа), например, путём увеличения силы тока. Увеличение силы тока приводит к смещению сечения пробоя ближе к вихревой камере, т.е. длина дуги уменьшается и соответственно уменьшается падение напряжения на ней, что, в общем, компенсирует увеличение силы тока, вследствие чего вкладываемая в дугу мощность изменяется незначительно.

Для повышения мощности необходимо изготавливать дуговой канал, набирая его из отдельных металлических секций, разделенных изолирующими прокладками, что позволяет увеличить длину дуги и за счёт этого повысить падение напряжения на дуге и вкладываемую мощность [1].

Для повышения температуры дуги необходимо увеличивать интенсивность охлаждения её периферийной зоны или ограничить поперечный размер дуги стенкой канала с учётом обеспечения минимально возможного расхода охлаждающего дугу газа На основании вышеизложенного можно выделить следующие рекомендации по улучшению конструкции существующих плазменных свечей:

1. Установка в дуговой канал изолирующей керамической вставки либо нанесение на внутреннюю поверхность дугового канала непроводящего термостойкого покрытия (для предотвращения шунтирования дуги, увеличения вкладываемой в дугу мощности и температуры плазменной струи).

2. Организация подачи плазмообразующего воздуха в область рабочего торца центрального электрода и уменьшение диаметра дугового канала с учётом обеспечения минимально возможного расхода охлаждающего дугу воздуха при условии обеспечения бесперебойности плазмообразования во всех диапазонах работы двигателя.

Список литературы 1. Коротеев А.С. и др. Плазмотроны: конструкции, характеристики и расчёт / А.С. Коротеев, В.М. Миронов, Ю.С. Свирчук. – М.: Машиностроение, 1993. – 296 с.

УДК 624.15:620. Т. Ю. ВОЛКОВА, А. Р. ВАЛЕЕВ, Р. Р. КАШБУЛЛИН ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет ВИНТОВЫЕ СВАИ В ЭНЕРГЕТИКЕ В настоящее время вопросы строительства новых и реконструкции старых распределительных сетей в энергетической отрасли являются очень актуальными. В последние годы наблюдается рост потребления электроэнергии, причем это касается как промышленной сферы, так и коммунально-бытовой. В тоже время, большая часть действующих линий электропередач нуждается в обновлении, а в ряде районов, кроме того, существует серьезная необходимость строительства новых сетей. Все эти факторы в совокупности и способствовали применению в строительстве линий электропередач технологии винтовых свай [1].

Известно, что основные проблемы энергетических распределительных сетей заключаются в высокой аварийности опор линий электропередач, которые установлены в сложных грунтах: пучинистых, обводненных, болотистых. Между тем, такой вид грунта является повсеместным в труднодоступных северных районах, а это значит, что существует опасность более частого выхода из строя линий электропередач. В регионах со сложными природно-климатическими условиями показатели отключений электроэнергии из-за повреждений опор достаточно высоки, а сами опоры деформируются и изнашиваются. Вот почему в последнее время винтовые сваи (рис. 1) стали все шире и шире применяться для прокладки магистралей электрических сетей.

Сегодня винтовые сваи с успехом применяются в энергетическом строительстве не только на участках с пониженной проходимостью, плавающими грунтами и в районах с неблагоприятными климатическими условиями. Свайные фундаменты для опор линий электропередач являются неотъемлемым условием при монтаже линий электропередач с мощностью от 35 до 500 кВ, обладающих утяжеленной конструкцией и требующих для обеспечения устойчивости заглубления в грунт не менее чем на 5-6 метров. В ряде случаев в районах, где грунт имеет низкое сопротивление, сваи могут быть использованы в качестве заземлителей. Линии электропередач, рассчитанные на 6-10 кВ, по-прежнему возводятся на бетонных фундаментах, однако в северных районах при их прокладке также используются винтовые сваи [1].

Преимущества свайных винтовых фундаментов в энергетическом строительстве обусловлены, в первую очередь, повышенной надежностью и долговечностью конструкций, которые можно в сжатые сроки возводить в болотист местн той ности, в условиях глубоко промерз х о зшего и т талого гр рунта [2].

.

Кроме этого, вин нтовые св позво ваи оляют суущественн сократ но тить расх ходы прии строителльстве линий электропереддач. Свайн фунд ные даменты ннамного дешевле,, чем, к п примеру, установвка линий электро й опередач на сталльных оппорах, не е требуют исполь ьзования тяжелой строит й тельной техники что особенно и, о актуальн в лесн но ных массиивах, на с скалистых и забол лоченных участка Кроме х ах. е этого, за счет пов а вышенной надежн й ности кон нструкций на свай й йных фунд даментах х пролеты между опорами могут быт увеличены до 10 метров вместо обычных м ть 00 в х 30-40 м, что также позволя эконом яет мить расх ходные материалыы.

Анк керная опо на ви ора интовых сваях Теххнология монтажа линий э я а электропе ередач на фундам а менте из винтовых в х свай досстаточно проста и экологи ически беезопасна. Она не предусм матривает т проведен земел ния льных раб так к при ус бот, как стройстве фундаме е ента испо ользуется я малогабааритная ссваевдавл ливающая техника Кроме этого, сва я а. э айный фу ундамент т для лини электр ий ропередач не нуж ч ждается в бетонир ровании, что сущщественноо сокращае сроки проведе ет и ения рабо Так, монтаж линии эл от. лектроперредач на а участке в 1 км пр использовании ф ри фундамен на вин нта нтовых свваях мож занять жет ь всего 2- дня, в то вре -3 емя как при закл ладке беетонного фундаме ента прии благоприиятных погодных услови х иях потр ребуется около недели. Работы ы начинаюются с раз зметки участка, н которо будет вестись прокладк линии у на ом ка и электроппередач. После эт того под каждую опору закладыв ается фу ю з ундамент,, представвляющий собой, ка правил две св с сече ак ло, ваи ением труубы от 15 до 50 мм и диааметром л лопасти до 800 мм Сваи вдавливаю д м. ются в гру на глубину до унт о 8-10 м, п после чего можно сразу же приступа к креп о ать плению н них опор линии на и электроппередач.

Как видим, применение технологии винтовых свай в сфере строительства и ремонта магистралей распределительных сетей является одним из самых перспективных на данный момент, так обеспечивается надежность, долговечность опор линий электропередач, а применяемые методы соответствуют современным техническим стандартам.

Список литературы 1. http://ru-patent.info/20/75-79/2078728.html.

2. Журнал «Электрические станции», 09-2001 г.

УДК 621.314. Т. П. КОСТЮКОВА, Л. Э. РОГИНСКАЯ, Н. Г. УРАЗБАХТИНА ФГБОУ ВПО Уфимский государственный авиационный технический университет С. В. ШАПИРО ФГБОУ ВПО Уфимская государственная академия экономики и сервиса ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ФАЗАПРЕОБРАЗУЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ Фазопреобразующие трансформаторы (ТПЧФ), наряду с согласованием напряжений и частот между сетью и нагрузкой, осуществляют приближение формы кривой потребляемого тока к синусоидальной, уменьшают пульсации выходного выпрямленного напряжения, позволяют более эффективно производить преобразование параметров электроэнергии. Преобразование числа фаз в симметричных системах можно осуществлять с помощью трансформаторных устройств, используя взаимонндуктивную связь между обмотками, находящимися на одном стержне. В рассматриваемых устройствах может осуществляться преобразование двух видов: преобразование n – фазной системы токов ( магнитных потоков) в m – фазную систему напряжений;

преобразование n – фазной системы напряжений в m – фазную систему магнитных потоков и ЭДС, преобразование п – фазной системы в т1 – фазную, а затем в т – фазную систему. [1,2].

В соответствии с производимыми преобразованиями ТПЧФ можно разделить на следующие виды:

а) n – элементные ТПЧФ (ТПЧФn). Первичные обмотки таких преобразователей соединены в звезду или многоугольник, они создают n – фазную систему потоков, а преобразование фаз осуществляется на вторичной стороне. Если число фаз магнитных потоков равно трем, то ПЧФ может быть выполнен на трехфазном трехстержневом магнитопроводе. В этом случае он будет одноэлементным. Вообще, число элементов можно определить как число замкнутых магнитопроводов независимо от числа стержней в них [3].

б) m – элементные ТПЧФ (ТПЧФm), число магнитопроводов в которых равно числу выходных фаз. В них преобразование числа исходных фаз n осуществляется на первичной стороне, первичные обмотки создают m – фазную систему магнитных потоков, вторичные же обмотки в преобразовании не участвуют [2].

в) Комбинированные ТПЧФт1, в которых число элементов равно m1 = m/k. В таких преобразователях число фаз на первичной стороне преобразуется из n в m1, первичные обмотки создают m1 – фазную систему, а на вторичной стороне происходит преобразование m1 – фазной системы в m – фазную [4].

В ТПЧФn входная n – фазная система, общий элемент которой может представлен в виде Хвх = Х exp(j l), где l, номер магнитопровода, преобразуется в выходную, m – фазную с общим элементом вых = exp(j k), k =1m. В ТПЧФm исходная n – фазная система преобразуется в = m – фазную систему, общий элемент которой равен exp(j lk), k = вх 1n, а общий элемент вторичной цепи равен вых = exp(j l). В n – элементных ПЧФ за Х удобно принять амплитуду магнитного потока Фm (либо - ЭДС Е пропорциональные ей индукцию Вm или витковую ЭДС), за вторичных обмоток. В m – элементных ПЧФ за Х принимается ЭДС Е первичных обмоток, за – амплитуда магнитного потока Фm (индукция или витковая ЭДС). На рисунке 1 а, б приведены принципиальные схемы n - и m элементных ПЧФ.

Отметим, что трансформаторные и автотрансформаторные преобразователи параметров электроэнергии представляют собой одну из областей научных интересов доктора технических наук профессора Александра Марковича Бамдаса. Юбилейные даты, связанные с жизнью А.М. Бамдаса ( сто пять лет со дня рождения и сорок лет со дня смерти), мы будем отмечать в ближайшее время.

Считая ТПЧФ идеальным и принимая за Х ЭДС витка, получим для n – элементного устройства при гармоническом воздействии:

[ X ]t = [ X exp ( );

…,X exp(± );

…, X exp(± )] (1) Согласно (1) выходные величины можно определить согласно выражению:

[Y]t = [Y exp (± );

… Y exp (± ;

… Y exp (± )] (2) Из (1,2) и рис. 1а следует, что входные и выходные величины связаны между собой матричными соотношениями:

[Y] = [X] = [Wn][X]. (3) Как видим, матрицей преобразования n – фазной системы в m – фазную является матрица [Wn] с m строками и n столбцами. В т – элементной схеме, как следует из рис. 1б связь между [Y] и [X] можно представить в виде матрицы с т столбцами и п строками:

[X] = [Y] = [Wm][Y]. (4) Здесь матрицей преобразования является [Wm], содержащая п строк и т столбцов, а С1 – коэффициент связи между входными и выходными величинами.

Для какой-либо выходной фазы ТПЧФп или входной фазы ТПЧФт определим возможное распределение чисел витков по стержням. Уравнения согласно (1,2), например, для ТПЧФп будут иметь вид:

exp( ) + + )++ exp( exp( ) = exp[j( )]. (5) В (5) - отношение выходного напряжения к ЭДС витка, то есть безразмерная величина, численно равная фазному напряжению при ЭДС витка, равной единице.

Для определения коэффициентов матриц [Wn] и [Wm] учтем, что в уравнении (5) из п чисел витков обмоток (п – 2) числа известно, причем в частном случае каждое из этих чисел может быть равным нулю. Поэтому необходимо найти значения витков в двух обмотках. Они определяются из (5), так как в уравнении с комплексными коэффициентами должны быть равны действительные и мнимые части.

Общий элемент этих матриц для [Wn] и для [Wm] изменяется дискретно при изменении номера строки и столбца, то есть является функцией дискретных величин k и l, причем k = 1 m, l = 1 n. Разложим последовательность в дискретный ряд Фурье [2.3]. Согласно [4] этот ряд будет содержать N, гармоник, где N = E ( ) – наибольшее целое число, содержащееся в 2. Определим величину первой гармоники строки чисел витков матрицы [Wn] – Wk1.

Wk1 = ( + sin cos ). (6) Подставляя (6) в (5), получим:

sin Wk1sin = ;

cos Wk1cos =. (7) Из (7) следует, что амплитуда первой гармоники дискретного ряда определяется только относительным напряжением и должна обязательно присутствовать в разложении. Формула первой гармоники по строкам и столбцам имеет вид:

sin Wklsin = ;

cos Wrlcos =. (8) Очевидно, - амплитуда первой гармоники дискретного ряда.

Остальные гармоники зависят от числа произвольно выбранных чисел витков wkl. При этом уравнения данных гармоник для какой – либо фазы согласно (5) будут равны нулю.

В частном, но наиболее важном случае, например, для ТПЧФп, число входных фаз равно трем. Поэтому, кроме первой гармоники, может быть лишь нулевая, то есть Е( = 1. Величина этой гармоники равна соответственно:



Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 || 6 | 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.