3618

истечения гарантийного срока, работа по восстановлению ВВ или его замене производится предприятием безвозмездно.

Выключатели подлежат ремонту только персоналом, аккредитованным предприятием изготовителем. Нарушение этого правила ведет к аннулированию гарантийных обязательств.

Обслуживание выключателей, предназначенных для частых коммутационных операций:

1.В связи с увеличением нормированного механического и коммутационного ресурса предлагается изменить периодичность плановых проверок, позволяющих судить о состоянии выключателя

впроцессе эксплуатации.

2.Профилактический контроль технического состояния выключателей рекомендуется проводить в следующие сроки: при вводе в эксплуатацию, первую проверку 3 при достижении выключателем ресурса 10 000 операций "ВО", повторные 3 через каждые 25 000 циклов "ВО" с момента ввода в эксплуатацию.

3.В объем профилактического контроля входят: проверка общего состояния выключателя, выполняемая внешним осмотром, проверка работоспособности ВВ, измерение сопротивления главной цепи и испытание изоляции переменным одноминутным напряжением, протирка изоляции.

4.При достижении выключателем ресурса в 50 000 операций "ВО" предписывается проведение операций планово 3 предупредительного ремонта, который включает в себя следующий перечень мер:

- внешний осмотр состояния трущихся частей привода и магнитной системы

- замена тяги, передающей усилия от штока ручного отключения на вал выключателя, ИТЕА № 753225001.

5.Для определения корректных сроков проведения операций ТО и ППР выключатели, предназначенные для работы с частыми режимами коммутаций, согласно ГОСТ 18397386 предполагают обязательное наличие счётчика числа отключений.

6.Выключатели подлежат ремонту только персоналом, аккредитованным предприятием изготовителем. Нарушение этого правила ведет к аннулированию гарантийных обязательств.

Воронежский государственный технический университет Российская академия народного хозяйства и государственной

службы при Президенте РФ

131

УДК 621.314

И.А. Донченко, А.Б. Кирилов, В.Н. Крысанов

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ПОТЕРЬ В РЕГУЛИРУЕМЫХ ПРИВОДАХ С ПОМОЩЬЮ КОМПЬЮТЕРНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ

В работе определяются дополнительные потери в силовых трансформаторах и АД при питании их несинусоидальным напряжением. Проведена серия пробных расчетов для построения кривых зависимостей дополнительных потерь в линейном ТТРН и АД от высших гармоник от угла регулирования тиристоров

Основные показатели качества электроэнергии (ПКЭ) связаны с такими параметрами, как отклонения частоты и напряжения, колебание напряжения, несинусоидальность и несимметрия напряжения. Во избежание длительного нарушения нормальной работы электродвигателей основные ПКЭ не должны выходить за пределы своих нормальных значений, а в послеаварийных режимах – за пределы определенных максимальных значений. Рассмотрим как ПКЭ влияют на работу основных потребителей электроэнергии – асинхронных двигателей (АД).

При значительной загрузке АД отклонения напряжения приводят к существенному уменьшению его срока службы. При увеличении тока двигателя происходит более интенсивное старение изоляции. При отрицательных отклонениях напряжения на зажимах двигателя в 1 % и номинальной загрузке АД срок его службы сокращается вдвое.

Для обеспечения заданного напряжения на каждой из фаз традиционно используются стабилизаторы напряжения и фильтрокомпенсирующие устройства. Современный рынок регуляторов – стабилизаторов представлен несколькими наиболее удачными типами: трехфазные стабилизаторы переменного напряжения SVC, Ресанта, Штиль; регуляторы – стабилизаторы переменного напряжения типа СРНТТ, работающие на принципе коммутации отпаек силового трансформатора транзисторными (тиристорными) ключами; стабилизаторы напряжения Ortea Orion, Lider серии SQ.

Несинусоидальные режимы оказывают ощутимое влияние на надежность работы электродвигателей. Это объясняется тем, что при наличии высших гармоник в кривой напряжения более

133

интенсивно протекает процесс старения изоляции, чем в случае работы электрооборудования при синусоидальном напряжении. Так, например, при коэффициенте несинусоидальности 5 %, через два года эксплуатации тангенс угла диэлектрических потерь конденсаторов увеличивается в 2 раза.

По ГОСТу Р 54149–2010 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» значения суммарных коэффициентов гармонических составляющих напряжения KU усредненные в интервале времени 10 мин, не должны превышать 8 % для напряжения 0,38 кВ в течение 95 % времени интервала в одну неделю.

Вышеперечисленные фильтрокомпенсирующие и стабилизирующие устройства не решают в полной мере проблему несинусоидальности питающего напряжения. Более того, некоторые из них даже ухудшают гармонический состав.

Одно из самых оптимальных решений – использование тиристорно–трансформаторного регулятора напряжения (ТТРН). Принцип работы такого регулятора системы с линейным трансформатором заключена в том, что с изменением углов отпирания тиристоров α, изменяется величина вводимого напряжения («вольтоотбавка» или «вольтодобавка»). Это позволяет быстро и плавно регулировать величину выходного напряжения при использовании серийных трансформаторов.

К плюсам ТТРН можно отнести экономичность, надежность, безопасность. Основным недостатком такого принципа регулирования являются возникающие искажения формы кривой напряжения за счет применения фазового принципа регулирования, что приводит к появлению высших гармоник.

Данное решение отличается оптимальным соотношением «цена – качество», но из–за несинусоидальности напряжения, возникающей в процессе работы, требует дополнительное обоснование по применению. Это обоснование невозможно без точного способа расчета влияния несинусоидальности питающего напряжения на энергетические характеристики АД как основных потребителей электроэнергии.

Для расчета будем использовать математическую модель ТТРН, разработанную в среде MATLAB Simulink. В ходе работы был создан специальный блок, в основе которого лежит определение и формула расчета коэффициента нелинейных

134

искажений (КНИ). Данный блок считает первые 40 гармоник, т.к. это считается достаточным для прикладных задач анализа гармонического состава сигнала (при необходимости количество гармоник всегда можно увеличить). Для сравнения точности составленного блока ниже приведены сравнительные результаты расчета гармонического состава для 2–х вариантов: чистая синусоида и фазоимпульсное управление с углом α = 30°.

В1–м варианте расчет КНИ с помощью стандартного способа MATLAB дал абсолютное значение 0,22, а предложенный авторами блок – 0,094. Абсолютная погрешность составила 0,126, а относительная – 57, 19 %. Составленный блок ближе к нулю на 0,126 – это означает, что он точнее, так как в случае чистой синусоиды, состоящей из одной первой гармоники, КНИ должен быть равен нулю.

Во 2–м варианте значения КНИ отличаются на 2 десятых части, относительная погрешность составила 1,63 %. Таким образом, при увеличении КНИ относительная погрешность уменьшается с 5 до 1 %, а при изменении КНИ в пределах 5 ÷ 2 % погрешность стандартного способа от предложенного составляет ~ 2 %, что сказывается на достоверность исследований.

Вдальнейших исследованиях будем использовать составленный авторами блок, который не только позволяет копировать значения КНИ в рабочую область MATLAB, что в разы ускоряет процесс исследования, но и является более точным аналогом стандартного Powergui FFT Analysis Tool.

При использовании данного способа расчета возможно дальнейшее исследование влияния несинусоидальности питающего напряжения от ТТРН на энергетические характеристики АД.

Влияние искажения питающего напряжения на энергетические показатели (КПД, cos ) далее будет ограничено

расчетом дополнительных потерь:

Дополнительные потери от искажений и гармоник T:

M 2

где m – количество фаз;

135

Uc – сетевое напряжение;

M – номер гармоники;

iM – значение токов М–й гармоники.

Спектральный состав тока – только нечетные гармоники, относительная величина iM / i1 с увеличением растет, в результате влияние высших гармоник на питающую сеть растет с увеличение углов управления .

В данной статье дополнительные потери в стали и меди обмоток трансформатора и АД от несинусоидальности проводился

с помощью коэффициентов дополнительных потерь в стали меди kмд. Потери в ТТРН определяются следующим выражением:

PТТРН kст·( Pст.тр Pст.ад ) kмд·( Pмд.тр Pмд.ад ) (3)

где Pст.тр и Pмд.тр – соответствующие потери в стали и меди

трансформатора, создаваемые основной гармоникой несинусоидального напряжения с амплитудой равной эффективному значению этого напряжения;

Pст.ад и Pмд.ад – аналогичные потери для АД.

Необходимые для расчета значения первой и высших гармоник напряжения в трансформаторе и АД определяются программным способом: созданы специальные блоки, которые автоматически вычисляют потери ТТРН. Выполненные по этим формулам расчеты позволяют построить кривые зависимостей коэффициентов увеличения потерь в трансформаторе и АД от высших гармоник от угла регулирования тиристоров .

Соответствующие математические и графические зависимости будут приведены в презентации. Исследуется влияние одновременного изменения всех трех параметров. На основании полученных результатов будет построен трехмерный график, позволяющий детальнее проанализировать зависимость изменения одного параметра при изменении двух других.

Воронежский государственный технический университет

136

УДК 621.398

Д.С. Баранов, Е.Л. Савельева, Л.И. Якименков, В.П. Шелякин

СИМИСТОРНЫЙ РЕГУЛЯТОР МОЩНОСТИ

Описывается разработанный симисторный регулятор мощности на основе динистора для инвертора

После настройки и тестирования инвертора появляется необходимость в увеличении мощности источника питания, и уменьшении его габаритов для этих целей был разработан и изготовлен симисторный регулятор мощности.

Схема электрическая принципиальная регулятора мощности

Прототип схемы был найден в одном из зарубежных журналов и частично доработан. Так как необходимо получить мощность порядка 5кВт, то нужен был более мощный семистор марки ВТА26-600. По характеристикам этот элемент нас устраивает поэтому схема управления была скорректирована под данный симистор.

На рисунке показана схема симисторного регулятора. Устройство предназначено для регулирования мощности электронагревательных, осветительных приборов, мощности электропаяльника, асинхронных электродвигателей переменного

137

тока (вентилятора, электронаждака, электродрели и т.д.). Благодаря широкому диапазону регулировки и большой мощности регулятор найдет широкое применение.

Технические характеристики регулятора мощности: -рабочее напряжение - 220 В, -максимальная регулируемая мощность – 5 кВт

В основу его работы положено использование фазовой регуляции.

В схеме используется симистор, работой которого управляет динистор с напряжением включения 32В. Важной особенностью динистора является его двусторонняя проводимость, что позволяет использовать его в цепях переменного тока.

Проанализировать работу регулятора мощности можно, начиная с момента прохождения сетевого переменного напряжения через ноль, когда напряжение на конденсаторе С1 также близко к нулю. Напряжение в сети начинает нарастать, и конденсатор С1 начинает заряжаться через резистор R1 и потенциометр Р1. Скорость заряда зависит от последовательно включенных R1 и Р1 и может регулироваться в широких пределах с помощью потенциометра РI Через некоторое время напряжение на С1 достигнет уровня, достаточного для включения динистора. Динистор откроется, создавая цепь разряда конденсатора С1 через симистор. Симистор открывается, запитывая нагрузку, и закорачивает цепь заряда конденсатора, не допуская его зарядки.

При очередном прохождении переменного сетевого напряжения через ноль симистор закрывается, конденсатор С1 опять начинает заряжаться и цикл повторяется со скоростью сто раз в секунду.

Очевидно, что чем дольше заряжается конденсатор и позже открывается симистор, тем меньшая мощность будет передана в нагрузку Таким образом достигается плавная регулировка мощности от О до 99%.

На выходе данного регулятора как и в случае с ЛАТРом устанавливается диодный мост и фильтрующие конденсаторы.

Воронежский государственный технический университет

138

УДК 621.375

Е.А. Жученко, В.М. Питолин, И.И. Таболин

СХЕМОТЕХНИЧЕСКИЕ МЕРЫ ПОВЫШЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ В УСЛОВИЯХ ВОЗДЕЙСТВИЯ ВНЕШНИХ ФАКТОРОВ

Рассматривается повышение стабильности работы усилительного каскада методом внедрения отрицательной обратной связи.

Воздействие ионизирующих излучений на какое-либо вещество сопровождается выделением энергии частицей этого излучения. Дальнейшее распределение полученной энергии по объёму вещества происходит в форме различных радиационных эффектов.

Принято выделять два вида основных эффектов: смещения (обусловленные смещением атомов из своего нормального положения) и ионизации (связаны с образованием свободных носителей заряда под действием излучения).

Физические параметры биполярного транзистора можно разбить на четыре группы:

1)Параметры, характеризующие диффузию и дрейф неосновных носителей;

2)Параметры, характеризующие рекомбинацию и генерацию;

3)Параметры, определяющие изменение пространственного заряда в области p-n- переходов и его влияние на характеристики транзисторов (это зарядные емкости коллекторного и эмиттерного переходов, а также емкость изолирующих p-n-переходов)

4)Параметры, характеризующие падение напряжения в объеме полупроводника и включающие объемные сопротивления эмиттера, базы и коллектора, а при высоких уровнях инжекции также диффузионное падение напряжения.

Ионизирующие излучения влияют на все физические параметры транзистора, однако перечень параметров, подлежащих учету, зависит от конкретных условий применения.

Рассмотрим влияние радиации на простейший усилительный каскад с общим эмиттером. Отклонение тока коллектора ΔIк от своей номинальной величины, обусловленное действие стационарных эффектов смещения и ионизации, можно уменьшить

139

увеличением глубины обратной связи, что приводит к уменьшению как коэффициента нестабильности, так и чувствительности схемы.

Усилительными параметрами каскада ОЭ являются его коэффициент усиления по напряжению, входное и выходное сопротивление.

Они изменяются главным образом из-за уменьшения коэффициента передачи тока базы. Итак, перед введением отрицательной обратной связи, рассмотрим простейшую схему:

Рис.1. Простейший усилительный каскад с общим эмиттером

Теперь, введем ООС. Так как у нас схема с общим эмиттером, то схема с ООС будет такова:

140