книги / Труды IX Международной (XX Всероссийской) конференции по автоматизированному электроприводу АЭП-2016 , Пермь, 3-7 октября 2016 г

Рис. 1. Общий вид чесального аппарата СR-24

тообразователями и лентоукладчиками. Конечная чесальная машина взаимодействует с ровничной кареткой. Последняя разделяет чесаную ватку в продольном направлении на ленточки, имеющие одинаковую ширину [3].

I. ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ЧЕСАЛЬНЫХ АППАРАТОВ

Электроприводы ЧА представляют собой классическую схему двух-, трех-, четырехдвигательной системы в зависимости от числа чесальных машин и электрического рабочего вала (ЭРВ) и имеют следующие характеристики, связанные с особенностями рабочих механизмов чесального оборудования:

–большие инерционные массы на валах двигателей, разные нагрузки на валах двигателей каждого прочеса;

–значительная удаленность места расположения двигателейдруготдругаи от шкафауправления[1].

На рис. 2 приведена электрическая силовая схема трехдвигательного электропривода чесальных аппаратов типов ЧТ-31-Ш, СR-24 по системе ЭРВ.

Как видно из рис. 2, пуск чесальных аппаратов производится 3–4 ступенями, с оставлением невыводимой части в резисторах в общей цепи роторных обмоток

Рис. 2. Электрическая силовая схема трехдвигательного электропривода чесальных аппаратов типов ЧТ-31-Ш, СR-24 по системе ЭРВ

асинхронных двигателей с фазным ротором. Обычно величина невыводимой части общего сопротивления составляет 0,15–0,2 Ом.

Составлена Т-образная схема замещения трехдвигательного электропривода ЧА, по которой получено выражение моментов приводных двигателей. Данное выражение состоит из асинхронных и синхронизирующих составляющих [4]:

• асинхронная составляющая:

Z1, Z2 – полные сопротивления обмоток статора и ротора при скольжении S;

U1, U2, U3 – питающие напряжения рабочих двигателей;

I11, I12, I13 и I21, I22, I23 – токи статоров и роторов рабочих машин;

r1 и х1 – активное и индуктивное сопротивления обмоток статоров рабочих машин;

r2 и х2 – активное и индуктивное сопротивления обмоток роторов рабочих машин;

х0 – индуктивное сопротивление намагничивающей цепи;

Rд – общее добавочное сопротивление роторных цепей всех двигателей;

ϕn – угловое определяющее положение ротора двигателя;

n – номер двигателя; l – число двигателей.

Синхронизирующая составляющая поддерживает согласованное вращение двигателей, воздействуя на все три машины в зависимости от углового рассогласования их роторов.

II. УСОВЕРШЕНСТВОВАННЫЕ МНОГОДВИГАТЕЛЬНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ЧЕСАЛЬНОГО АППАРАТА

Авторами в течении ряда лет исследованы и разработаны многодвигательные асинхронные электроприводы синхронного вращения (МАЭП) для чесальных аппаратов, управляемые как по роторным, так и по статорными цепям [1, 4–17]:

–многодвигательные асинхронные электроприводы

стиристорными преобразователями как для индивидуальных роторных цепей, так и для общей роторной цепи, связанные по системе электрического вала;

–многодвигательные асинхронные электроприводы с индивидуальными преобразователями напряжения в статорных цепях двигателей с силовой связью в роторных цепях и без нее;

–многодвигательные асинхронные электроприводы

спреобразователями частоты в статорных цепях с силовой связью в роторных цепях и без нее.

Согласно технологическим требованиям с небольшим диапазоном регулирования скорости (1–1,5) и небольшой разницей нагрузочных моментов (до 15 %) рекомендуется МАЭП с тиристорным преобразователем, где для тиристорного преобразователя синхронизирующий сигнал выбирается из роторных ЭДС, что обеспечивает при необходимости плавность запуска [5–6]. При этом плавный пуск можно произвести полууправляемым или полностью управляемым выпрямителем с возможностью осуществления динамического торможения всех двигателей за счет энергии скольжения [7].

В МАЭП СВ (синхронного вращения), воздействуя на амплитуду питающего напряжения, можно управлять величиной вращающих моментов каждого из двигателей.

Регулирование амплитуды напряжения производится в функции рассогласования углов роторов исполнительных двигателей. Этот принцип реализован в МАЭП СВ (синхронного вращения), в котором изменение амплитуды напряжения любого из двигателей обеспечивает изменение всей многодвигательной схемы, имеющей как асинхронные, так и синхронизирующую составляющие. Последняя позволяет управлять уравнительными моментами любого из двигателей МАЭП. Включение отрицательной обратной связи по углам рассогласования напряжения питания двигателей МАЭП позволяет изменить уравнительные токи в функции нагрузок на валах двигателя. Такой вариант реализуется включением статорной цепи двигателей тиристорных преобразователей напряжения (ТПН) илинесимметричныхТПН(НТПН) [8–12].

Повышение точности регулирования рассогласования положения роторов нескольких двигателей приводит к широкому применению в электроприводах цифровой микропроцессорной техники. Для управления

электроприводами можно применять микропроцессорные системы, основанные на серийно выпускаемых универсальных микроЭВМ с необходимыми периферийными устройствами, обеспечивающими связь с управляемыми двигателями. В качестве дальнейшей модернизации многодвигательного электропривода синхронного вращения предложена их микропроцессорная реализация. Использование микропроцессорной техники и микроЭВМ в многодвигательном взаимосвязанном электроприводе переменного тока, характеризующемся сложностью управления синхронным движением нескольких кинематических несвязанных рабочих органов, представляется эффективным и перспективным. При этом система управления обладает высоким быстродействием, надежностью и меньшей энергоемкостью, что немаловажно при разработках сложных электроприводов [13].

На рис. 3 приведена электрическая силовая схема МАЭП с ТПН с микропроцессорным управлением, где вместо асинхронных двигателей с фазным ротором используются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. При этом общее сопротивление в роторной цепи прежней схемы ликвидируется, двигатели при номинальных режимах работы переходят на естественную механическую характеристику, улучшается вентилируемость. Стабильность и жесткость характеристик двигателей системы повышены за счет использования АД с короткозамкнутым ротором. Синхронность вращения поддерживается по статорным цепям двигателей регулированием количества подаваемой энергии тиристорными преобразователями напряжения. Цифровые системы импульсно-фазового управления тиристорами и блок сравнения скоростей вращения двигателей контролируются однокристальными микроЭВМ, выполненных на центральных микропроцессорах КМ1816ВЕ48 или К1810ВМ86. В качестве ЦСИФУ могут быть рекомендованы микросхемы КР580ВИ53 либо К1810ВИ54.

Рис. 3. Электрическая силовая схема МАЭП с ТПН с микропроцессорным управлением

Для дальнейшего расширения диапазона регулирования скорости синхронного вращения были разработаны МАЭП с сохранением электрической связи в роторных цепях двигателей и без нее, а в статорные цепи асинхронных двигателей были подключены преобразователи частоты с промежуточным звеном постоянного

тока [14–16]. В этих схемах синхронность вращения двигателей поддерживается как со стороны статорных цепей индивидуальными преобразователями частоты, так и со стороны роторных цепей за счет пофазного электрического соединения между роторами на общее трехфазное сопротивление. С целью улучшения технико-экономических показателей, расширения диапазона регулирования скорости вращения и степени неравномерности нагрузок двигателей синхронного вращения авторами был разработан МАЭП СВ синхронно-синфазного вращения с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором. Торможение с рекуперацией энергии в сеть осуществляется активным выпрямителем, выполненным на IGBT-тран- зисторах [17].

Одним из перспективных направлений электропривода ЧА является создание высокоточных многодвигательных асинхронных электроприводов син- хронно-синфазного вращения с преобразователями частоты микропроцессорного управления. Особенно эффективным представляется использование современных быстродействующих микроЭВМ для повышения точности синхронно-синфазности вращения и обеспечения быстродействия сложных многодвигательных электроприводов. Применение цифровой технологии в управлении функциями многодвигательного асинхронного электропривода с преобразователями частоты позволяет в полном объеме реализовать высокодинамичный векторный способ управления. Он обеспечивает режимы многодвигательного электропривода как синхронного, согласованного, так и синхронно-синфазного вращения с одинаковыми и различными мощностями асинхронных двигателей [18]. Многодвигательные электроприводы такой конфигурации могут быть рекомендованы для применения в оборудовании различных отраслей промышленности и сельского хозяйства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Вышепредставленные разработки показывают пути развития многодвигательного асинхронного электропривода чесальных аппаратов с применением различных преобразователей электрической энергии. Каждая из них имеет свои преимущества и недостатки.

Однако излишне широкий диапазон регулирования скорости вращения электропривода чесальных аппаратов приводит к удорожанию разрабатываемых систем, что нежелательно. В этом случае оптимальным решением является разработка многодвигательного асинхронного электропривода на базе машины двойного питания (МДП), обеспечивающей все требования технологии чесания шерсти к электроприводам чесальных аппаратов. При использовании МДП диапазон регулирования моментов расширится, уменьшится мощность необходимого преобразователя частоты.

Благодарности

Данное направление исследования многодвигательных асинхронных двигателей чесальных аппаратов финансируется научным проектом (грант МОН РК № 0115РК00452) «Повышение качества прочеса переработки шерсти на многопрочесных чесальных аппаратах с глубокорегулируемым, ресурсо- и энергосберегающим асинхронным электроприводом» за период с 2015 по 2017 гг.

Библиографический список

1.Тергемес К.Т. Многодвигательные асинхронные электроприводы чесальных аппаратов с тиристорными преобразователями напряжения. Алматы: Изд-во КБТУ, 2007. 108 с.

2.Труевцев Н.И., Ашнин Н.М. Теория и практика кардочесания в аппаратной системе прядения шерсти. М.: Легкая индустрия, 1968.

3.Шерстопрядильное оборудование / Н.А. Африканов, Л.Т. Музылев, П.М. Панин, В.Л. Протасова. М.: Легкая индустрия, 1980.

4.Повышение качества прочеса переработки шерсти на многопрочесных чесальных аппаратах с глубокорегулируемым, ресурсо- и энергосберегающим асинхронным электроприводом (промежуточный): отчет о науч.-исслед. работе № 0115РК00452. Алматы, 2015. 7 с.

5.Многодвигательный электропривод переменного тока: а.с. РК

№ 14843 / К.Т. Тергемес, А.К. Арынов, А.А. Анарбаев. Опубл. 17.09.04. Бюл. № 9. 2 с.

6. Многодвигательный электропривод переменного тока: а.с. № 53650 РК / К.Т. Тергемес, Т.К. Карымсаков // Открытия. Изобретения. 2008. № 1.

7.Каримсаков Т.К. Импульсное управление двухдвигательным электроприводом с экономным торможением // Электротехнические системы и комплексы: междунар. науч. сб. Магнитогорск:

Изд-во МГТУ им. Г.И. Носова. 2012. № 20. С. 162–163.

8. Многодвигательный электропривод переменного тока: а.с. № 1233255 СССР / П.И. Сагитов, К.Т. Тергемесов // Открытия. Изобретения. 1985. № 19.

9.Сагитов П.И., Тергемесов К.Т., Масалов В. Электрический рабочий вал с тиристорными преобразователями // Изв. вузов. Элек-

тромеханизм. 1989. № 1. С. 114–119.

10.Многодвигательный электропривод переменного тока: а.с. №37243 РК / К.Т. Тергемес, А.О. Бердибеков, Л.А. Байназарова // Открытия. Изобретения. 2003. №8.

11. Многодвигательный электропривод переменного тока: а.с.

№ 53650 РК / К.Т. Тергемес // Открытия. Изобретения. 2008. № 9.

12.Тергемес К.Т. Основные результаты по развитию многодвигательных асинхронных электроприводов // Тр. МНТК по автоматизированному электроприводу АЭП–2012. Иваново, 2012. С. 318–147.

13.Тергемес К.Т., Байназарова Л.А. Возможности микропроцессорного управления асинхронным электроприводом синхронносинфазного вращения // Вестник КазНТУ. 2002. № 2. С. 186–190.

14. Многодвигательный электропривод переменного тока: а.с. РК

№56490 / К.Т. Тергемес, Д.Б. Акпанбетов, Р.М. Капбасов, А.А. Сартов, Ж.М. Нурпейс, С.Б. Сабитова. Опубл. 15.09.08. Бюл. №9. 2 с.

15.Многодвигательный электропривод переменного тока: а.с. РК

№57335 / П.И. Сагитов, К.Т. Тергемес, Д.Б. Акпанбетов, У.К. Тергемесов, Ж.М. Нурпейс. Опубл. 17.11.08. Бюл. № 11. 2 с.

16.Многодвигательный электропривод переменного тока: а.с. РК

№57334 / К.Т. Тергемес. Опубл. 17.11.08. Бюл. № 11. 2 с.

17.Многодвигательный электропривод переменного тока: а.с. РК

№56769 / К.Т. Тергемес, У.К. Тергемесов. Опубл. 15.10.08.

Бюл. № 10. 2 с.

18.Тергемес К.Т. Многодвигательные асинхронные электроприводы чесальных апаратов с повышенной синхронизирующей способностью // Тр. VIII Междунар. конф. Саранск.: Изд-во Мордов. ун-та, 2014. С. 281–285.

Рассмотрены основные пути экономии электроэнергии

вэлектроприводах пилигримовых станов: совершенствование кинематической цепи, главные составляющие потерь и способы их снижения в электроприводах с двигателями постоянного и переменного тока, энергосберегающие законы управления электроприводом. Показано, что наибольшие электрические потери наблюдаются в якорных обмотках. Обращается внимание на высокую энергетическую эффективность параллельного управления по цепям возбуждения и якоря во всем диапазоне изменения момента

вэлектроприводах станов с резкопеременной нагрузкой.

задача экономии электроэнергии на стане затруднена и требует углубленного предварительного анализа. В процессе выбора типа электропривода усиливается актуальность задач выделения наиболее существенных источников потерь в электроприводах, оценки и сопоставления величин составляющих потерь в разных двигателях, обоснования основных путей и способов снижения потерь, сопоставления структур управления, которые обеспечивают снижение потерь.

I. КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ О СТАНАХ

The main ways of the energy saving in the electric drives of pilgiring mills is considered: improvement of the kinematic chain, the main components of the losses and ways of their reduction in electric drives with DC and AC motors, energy saving control laws of the electric drive. It is shown that the maximal electrical losses are in the armature windings. Take note of the high energy efficiency of parallel control circuits of the excitation and the armature throughout the range of the torque changed in electric drive of the pilgering mills with variable load.

Ключевые слова: трубопрокатные станы, энергосбережение, электродвигатели прокатных станов, нагрузочная диаграмма, синхронный реактивный двигатель независимого возбуждения.

Keywords: pipe-rolling mills, energy saving, electric drives of the pilgering mills, load curve, field regulated reluctance machine.

ВВЕДЕНИЕ

Трубопрокатные агрегаты пилигримовой группы (прошивные станы, пильгерстаны, станы с холодной прокаткой труб на оправке) имеют весьма сложный и нестандартный характер движения исполнительных органов и большую неравномерность момента нагрузки на протяжении одного цикла прокатки. В этих условиях

ПИЛИГРИМОВОЙ ГРУППЫ

Процесс прокатки нагретой заготовки в гильзу начинается на прошивных станах и осуществляется рабочими валками, имеющими двойную конусность и вращающимися в одну сторону, в результате чего заготовка совершает не только вращательное движение, но и поступательное, за счет того что оси валков расположены под некоторым углом к осевой линии прокатки. На входном конусе валков металл подготавливается к прошивке на оправке, на выходном – выравнивается внутренняя поверхность гильзы.

Станы периодической прокатки труб (пильгерстаны, станы холодной прокатки бесшовных труб) имеют в поперечном сечении валков переменный катающий радиус. Прокатку ведут на конической оправке при возвратно-поступательном движении прокатного инструмента. В крайних положениях валки не соприкасаются с заготовкой, обеспечивая тем самым выполнение вспомогательных операций (подачу и поворот трубы).

В табл. 1 приведены и обобщены параметры нагрузочных диаграмм рассмотренных прокатных станов. Для трубопрокатных агрегатов пилигримовой группы характерна существенная неравномерность момента

нагрузки, определяемая технологией процесса прокатки. При этом весь цикл прокатки можно разделить на два участка: рабочий ход и холостой ход.

В табл. 1 Тц – время одного цикла прокатки, с; Тпр – время прокатки, с; Тхх – время холостого хода, с; Ммакс и Мхх – максимальный момент за цикл прокатки и момент холостого хода в долях от номинального момента прокатного двигателя.

Имеющиеся данные позволяют качественно построить обобщенную нагрузочную диаграмму для рассматриваемых групп станов (рис. 1), которая впоследствии использована для проведения анализа.

Валки прокатных станов пилигримовой группы приводятся в движение электроприводами постоянного тока. В табл. 2 приведены технические данные электрических двигателей главных электроприводов этих станов.

цепях прокатных двигателей и сетях электроснабжения, на этих станах применяют маховичный привод (например, на пильгерстане установлен маховик диаметром 9 м и весом 120 т), что не только утяжеляет электропривод, но и увеличивает потери холостого хода.

Возможности современных средств управления позволяют поручить решение многих задач в реализации заданных законов движения исполнительных органов электроприводу и тем самым упростить кинематические связи (например, отказаться от шестеренной клети на прошивных и пильгерстанах), перейти на индивидуальный электропривод валков, что расширяет диапазон возможных законов управления движением (рис. 2).

Рис. 1. Обобщенная нагрузочная диаграмма главных электроприводов пилигримовых станов

нальный момент, кНм; Uн – номинальное напряжение якорной цепи, В; Iн – номинальный ток якоря, А; Iв – номинальный ток возбуждения, А.

II.СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ

ВКИНЕМАТИЧЕСКИХ ЦЕПЯХ

Существующие пилигримовые станы имеют сложные кинематические цепи, что увеличивает потери электроэнергии. Чтобы снизить толчки тока в силовых

Рис. 2. Основные способы экономии электроэнергии в электроприводах пилигримовых станов

III.ВЫБОР ТИПА ЭЛЕКТРОПРИВОДА

Воснову выбора типа электропривода была положена статическая модель, основанная на уравнении баланса составляющих электрических потерь в электродвигателе:

P1 = P2 + ∆P,

где P1 – мощность, потребляемая электродвигателем; P2 – мощность на валу; ∆P – суммарные потери в электроприводе.

Чтобы эта модель эффективно работала, была выполнена статистическая обработка большой группы (более 150) технических данных двигателей постоянного и переменного тока прокатных станов, опубликованных в [1]. В этих данных суммарные потери были представлены в виде следующих составляющих:

∆P = Pэл + Pмаг + Pмех,

где Pэл – электрические потери в двигателе; Pмаг – магнитные потери; Pмех – механические потери.

Составляющие потерь в существующих прокатных двигателях (синхронных СД и постоянного тока ДПТ), взятые из альбома технических данных [1], полезно сопоставить с новым типом бесконтактных двигателей переменного тока СРДНВ – синхронным реактивным двигателем независимого возбуждения [2–7].

СРДНВ по принципу своей работы вобрал в себя особенности функционирования и конструкции как ДПТ, так и СД: магнитная система и корпус статора выполняются по технологии и с применением оснастки, используемой в производстве СД; многофазность обмотки якоря характерна больше для ДПТ; в СРДНВ и ДПТ продольная составляющая реакции якоря выглядит практически одинаково, если физическую нейтраль сдвинуть с геометрической на край полюса, при этом в СРДНВ отсутствуют проблемы коммутации тока на коллекторе; в СРДНВ имеется межполюсный промежуток, равный 0,4–0,5 полюсного деления (как и в ДПТ).

Сказанное стимулирует желание совместить в СРДНВ лучшие особенноститех идругихдвигателей.

На рис. 3 представлены кривые полных потерь в ДПТ

иСД в зависимости от номинальной мощности двигателей. При этом потери в ДПТ существенно (в 2 и более раз) превышают потери в СД. Объяснение причин такой разницы дает рассмотрение составляющих электрических потерь. Наибольшими оказываются потери в активных сопротивлениях обмоток якоря (рис. 4).

При этом потери в обмотке статора СД (кривая 4 на рис. 4) во всем диапазоне рассмотренных мощностей меньше, чем аналогичные потери в обмотке собственно якоря ДПТ (кривая 5). Обмотки дополнительных полюсов и компенсационной, включенные последовательно с якорем двигателя, в еще большей степени увеличивают потери в якорной цепи ДПТ (кривая 6).

Можно предвидеть, что потери в статорных цепях СРДНВ будут не больше, чем в статорных цепях СД,

исущественно меньше, чем в ДПТ.

Рис. 3. Полные потери: 1 – в ДПТ; 2 – в СД; 3 – в СРДНВ

Рис. 4. Потери: 4 – в статоре СД; 5 – в обмотке собственно якоря ДПТ; 6 – в якорной цепи ДПТ

В отличие от СД и тем более ДПТ, где активно работает только та часть обмотки якоря, которая в данный момент времени находится напротив полюса, а витки обмотки якоря, попадающие в межполюсный промежуток, током якоря обтекаются, но полезной работы не выполняют, в СРДНВ эффективно работает вся обмотка: витки статора, расположенные напротив полюса, создают активный момент, а те, что расположены напротив межполюсного промежутка – создают поток возбуждения, не требуя для этой цели специальной обмотки возбуждения, как в СД или ДПТ. С позиций экономии электроэнергии это оборачивается исчезновением одной составляющей потерь.

Обмотка якоря (статора) СРДНВ имеет многофазное исполнение, что позволяет не надеяться, а утверждать, что потери в ней будут несколько меньше, чем в обмотке статора СД.

Другие составляющие потерь: потери в обмотке возбуждения, магнитные потери, – близки в обоих типах электрических машин и лежат в пределах не выше 1 %. Потери механические в ДПТ с учетом трения щеток о коллектор не превышают 0,5 %, в СД они выше за счет трения о воздух явнополюсного ротора, но не превышают 1 %. В рассмотренных станах решать задачу энергосбережения наиболее эффективно за счет снижения переменных омических потерь в обмотке якоря. Уточнение составляющих потерь, выполненное с привлечением методов математической статистики и обобщенное в виде кривой множественной регрессии, подтверждает этот вывод и обращает внимание на то, что сум-

марные потери обусловлены главным образом потерями в якорной цепи, а влияние на их величину других составляющих малозначительно.

Проведенное сопоставление величин составляющих потерь в СД, ДПТ и СРДНВ позволяет утверждать, что наименьшую величину суммарных потерь имеет СРДНВ (см. кривую 3 на рис. 3).

IV. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ЗАКОНЫ УПРАВЛЕНИЯ

Структуры систем управления, обеспечивающие энергосберегающие режимы электропривода, представлены на рис. 2. Электроприводы с подчиненным регулированием позволяют при ударных нагрузках за счет настройки каналов обратных связей по току и по скорости придать механической характеристике любую требуемую величину наклона и тем самым наиболее эффективно использовать энергию маховых масс электропривода. В этом случае снижаются среднеквадратичное значение тока и, следовательно, величина потерь. Если контур регулирования скорости с П-регу- лятором настроить на частоту среза ωc ≈ 10 рад/с, то достигается снижение среднеквадратичного тока якоря электродвигателя главного привода стана ХПТ-450 на 12 %, что в годовом балансе снижает расход электроэнергии на 100–150 тысяч кВт·ч. Возможно дальнейшее смягчение механической характеристики электропривода, но это нецелесообразно, так как снижает производительность стана.

Двухзонное регулирование скорости оказывается эффективным, когда на станах прокатывается большой диапазон сортамента. Последние годы на пильгерстане и ХПТ-450 производят трубы «тяжелого» профиля, где преимущества двухзонного регулирования не реализуются.

Наибольшую экономию электроэнергии в электроприводах с крайне неравномерным характером нагрузки удается получить при «пропорциональном» управлении, когда ток возбуждения прокатного двигателя (постоянного или переменного тока) регулируется пропорционально току якорной обмотки. На рис. 5 для прокатных двигателей приведены кривые потерь в зависимости от

Рис. 5. Зависимость суммарных потерь в двигателях от нагрузки: 1 – при постоянном возбуждении; 2 – при пропорциональном управлении потоком и током якоря

момента нагрузки при разных способах управления, заимствованные из [3]. Наибольший энергетический эффект наблюдается по краям диапазона изменения момента нагрузки. В зоне малых нагрузок (М < 0,5) «пропорциональное» управление позволяет резко снизить «постоянную» составляющую потерь, а в зоне перегрузок (М > 1,5) – максимально использовать габаритную мощность двигателя. Применительно к прошивному стану этот способ управления дает экономию примерно 6 млн кВт·ч в год, а к пильгерстану– около 4 млн кВт·ч в год. Столь значительные цифры экономии электроэнергии наблюдаются, во-первых, за счет энергетически выгодных законов управления, во-вторых, при сравнительно большой (единицы мегаватт) установленной мощности прокатных двигателей. Еще большей экономии электроэнергии можно добиться, применяя в новых разработках регулируемые электроприводыпеременного тока– набазеСД иСРДНВ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Сопоставление общих потерь и их составляющих в электроприводах пилигримовых станов, характеризующихся очень неравномерным графиком нагрузки, показывает, что электроприводы переменного тока с СД имеют существенно меньшие потери, чем электроприводы с ДПТ. Вместе с тем с точки зрения экономии электроэнергии и реализации больших перегрузок по моменту электроприводы с СРДНВ оказываются серьезными конкурентами электроприводам с СД в тяжелонагруженных агрегатах.

В тихоходных двигателях электрические потери в обмотках якоря являются наиболее значительной величиной по сравнению с другими составляющими.

Существенное снижение электрических потерь в электроприводах прокатных станов с резкопеременной нагрузкой может быть достигнуто выбором рациональных способов управления. Таким примером является параллельное управление токами якоря и возбуждения.

Библиографический список

1.Альбом технических данных индивидуальных электрических машин для приводов прокатных станов: вторая редакция / под ред. А.И. Шейнмана. М.: ГПИ «Тяжпромэлектропроект», 1968. 363 с.

2Электроприводы с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения для станов холодной прокатки труб / Ю.С. Усынин, С.П. Лохов, М.А. Григорьев [и др.] // Вестник Юж.-Урал.

гос. ун-та. Энергетика. 2012. Вып. 17. № 16 (275). C. 107–110.

3.Потери в регулируемых электроприводах при разных законах управления / Ю.С. Усынин, М.А. Григорьев, А.Н. Шишков [и др.] // Вестник Юж.-Урал. гос. ун-та. Энергетика. 2010. Вып. 13. № 14 (190). С. 47–51.

4.Усынин Ю.С., Григорьев М.А., Виноградов К.М. Электроприводы и генераторы с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения. Электричество. 2007. № 3. С. 21–26.

5.Усынин Ю.С., Григорьев М.А., Шишков А.Н. Вентильный электропривод с синхронной реактивной машиной независимого возбуждения. Электротехника. № 3. С. 37–43.

6.Lipo T. Advanced motor technologies: converter fed machines. Transactions on Energy Conversion. 1998. P. 204–222.

7.Weh H. On the development of inverter fed reluctance machines for high power densities and high output. Electrical Machines Institute of the Technical University of Brauschweig. 1984. Bd. 6. P. 135–144.

Усложнение структуры и функций внутрицеховых электрических сетей, характерное для настоящего времени, предполагает более высокую степень их совершенства. Однако сложность электрических сетей увеличивает число взаимосвязанных элементов, а следовательно, и вероятность нарушений в выполнении их функций, что вызывает прекращение подачи электроэнергии потребителям либо недопустимое снижение ее качества.

При исследовании общих закономерностей, определяющих долговечность работы различных технических устройств, возникают объективные условия решения проблем надежности не только в качественном, но и в количественном отношении.

В данной работе используется теория планирования эксперимента для формирования моделей, позволяющих вычислять практические показатели надежности участков цеховых сетей и учитывающих условия эксплуатации.

The complication of structure and functions of intra shop electric networks characteristic of the present assumes higher degree of their perfection. However complexity of electric networks increases number of the interconnected elements and consequently, and probability of violations in performance of their functions.

At research of the general regularities defining durability of operation of various technical devices there are objective conditions of the solution of problems of reliability not only in qualitative, but also in quantitative aspect.

In work the theory of planning of experiment for formation of the models allowing to calculate practical indicators of reliability of sites of shop networks and considering service conditions is used.

Ключевые слова: электрический, источник питания, модель, алгоритм, сеть источника питания, сила, низкое напряжение.

Keywords: electric, power supply, model, algorithm, power supply network, tension, low-voltage.

In modern conditions of a transition period reliable power supply of industrial facilities is one of necessary conditions of their normal functioning and development. Improvement of quality and reliability of functioning of electric equipment of shop electric networks – the most actual problems of industrial power supply. Reliability is the most important technical and economic indicator of quality of functioning of any technical system.

Now there are still no rather full statistical data on the reasons and frequency of failure of electric equipment of various type in different service conditions. Therefore, in practice there are no still concrete and reliable data on quantitative indices of reliability of the electric equipment released by the industry. In this regard systematic collecting data on failure of electric equipment in various service conditions and specification of methods of processing and use of these data is required.

Technological processes in the industrial sphere substantially depend on reliable power supply, i.e. reliability became important criterion of quality of power supply. Researches of the predicted reliability are conducted for the description of behavior of system of power supply for the set time period. Operation, on the contrary, has to provide reliability at a given time. For control of the current reliability of system, the settlement model of refusal serves [1].

For ensuring high reliability of power supply, it is necessary to improve both planning of the modes of system, and process of her operation. For planning of reliability, it is necessary to solve a problem of forecasting of behavior of the existing or modelled system of power supply during the set time period.

Unlike the predicted reliability, operational reliability is considered rather present situation of time and is described by the determined sizes [2].

In the conditions of market economy requirements to the accuracy of calculation of reliability of systems of power supply during the planning, control and the analysis of technical and economic indicators of work of the industrial enterprises increase.

Transfer, distribution and electricity consumption at the industrial enterprises have to is made with high profitability, reliability and the required quality of the electric power.

In shop, networks of a low voltage complete distributing devices, complete transformer substations, and also complete power and lighting current distributors are widely used. Use of complete electric equipment and the choice of his rational configuration, and also constructive performance of shop networks provides safe service and repair, necessary extent of localization of damages and high operational reliability.

Besides, in modern conditions at creation of the scheme of power supply it is necessary to consider the following tasks facing today power branch [3]:

1)reliability of the applied equipment aimed at providing constantly increasing needs for power supply;

2)ecological requirements;

3)need for replacement of the equipment because of his

aging;

4)liberalization of processes in a chain of creation of additional cost;

5)application of new information technologies and technologies of communication.

In use the shop industrial enterprises there is a need for creation of the dependences describing the level of reliability of knots from indicators of reliability of separate elements. These dependences can be received by means of experiment planning methods.

For definition of extent of influence on reliability of knots of shop networks of various operational influences experiment in the form of trial operation is carried out. During the using of data of long-term operation and group of these data so that to each group of supervision there corresponded conditions of one of experiences of factorial experiment, it is possible to receive a conditional assessment of extent of influence of factors in the form of a regression polynom [4].

Actions of a number of the factors defining reliability of knots of shop networks can't be described in the form of the famous laws. Such situation develops when processing statistical data of operation of various objects of one class with various, but not fixed operating conditions. Dependence of reliability of knot of a network on reliability of the capital electric equipment is presented in the equation form [5]

where y − resultant factor of experiments (calculations) or function of the purpose; b0, bi, bij − unknown parameters (coefficients) which need to be calculated; m − quantity of elements in a network; xi, xj − the factors varied at two levels.

The equation (1) is subjected to the statistical analysis to check of the importance of coefficients b0, bi, bj by Styyudent's criterion and Fischer's adequacy.

Creation of expression (1) consists in calculation of indicators of reliability of knots of a network (results y) at the similar indicators of reliability of electric equipment appearing in quality of basic data (factors xi). Because of probabilistic emergence of equipment failures indicators of reliability vary ranging from maximum to minimum values.

According to operation of electric equipment for lines of a shop network the following values of failure rate (λ) for the elements of a shop network chosen as experiment factors are received from tires of shop transformer substation to the receiver of the electric power [6]:

•x1 − failure rate of the automatic Electron switch;

•x2 − failure rate of the automatic switch of the AE 2046 brand;

•x3 − failure rate of the cable line of the AVVG brand;

•x4 − failure rate of the asynchronous engine of the 3 kW brand 4A90A.

The top and lower levels of a variation according to statistical data are presented in the table.

As a result of calculations the regression equation in the following look is received [7]:

y = 3,65 + 0,02x1 + 0,095x2 + 0,092x3 + 1,33x4 , (2)

where y – a resultant factor, in this case – failure rate of knot of a shop network.

Expression (2) shows that reliability of operation of the considered site of a shop network is defined more (b4 = 1,33) reliability of operation of the receiver of the electric power (the asynchronous electric motor) and to a lesser extent (b1 = 0,02; b2 = 0,095; b3 = 0,092) – reliability of operation of switching devices and the cable line.

The operational statistical data used in calculations have considerable divergences with help data on similar types of the equipment. Polynomial models can be used for an assessment of the maximum and minimum possible values of indicators of reliability of knots of shop networks, and also for the analysis of reliability of sites of shop networks under various service conditions and for forecasting of behavior of system during a certain period of time.