Учебное пособие 800352

монотонным, время регулирования составляет Для функции характер переходного процесса –

колебательный, величина перерегулирования составляет , время регулирования – и коэффициент колебательности равен

По полученным результатам делается вывод о степени пригодности системы к эксплуатации.

Предложенный в работе подхол для построения и анализа логарифмических частотных характеристик и переходных функций систем автоматического регулирования, сохраняя наглядность и простоту этого метода, позволяет значительно ускорить расчеты и повысить их точность.

Литература

1. Автоматизация электрического подвижного состава. Под ред. Д.Д. Захарченко – М.: Транспорт, 1998.

2. Никулин Е.А. Основы теории автоматического управления. Частотные методы анализа и синтеза систем. – СПб: БХВ – Петербург,

2001.

3.Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. Под. ред. Попова Е.П. – М.: Наука, 1989.

4.Кирьянов Д.В. Самоучитель MathCad 2001. – СПб: БХВ – Петербург, 2001.

Ростовский государственный университет путей сообщения (филиал в г. Воронеж)

31

УДК 620.9

Д.В. Бондаренко, Е.А. Пашин, А.В. Тикунов

ПЕРСПЕКТИВЫ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ В РОССИИ

Рассматривается структура современных систем электроснабжения на базе использования фотоэлектрических преобразователей, приводятся основные проблемы и направления применения

Ключевые слова: солнечная электростанция, фотоэлектрический преобразователь

Вопрос развития технологий электроэнергетики в нашей стране является весьма актуальным на сегодняшний день. Причинами этого являются постоянное удорожание энергии, получаемой на классических источниках энергии, а также экологические аспекты. В нашей стране до недавнего времени наибольшее развитие получила ветроэнергетика, и в данной отрасли есть положительные тенденции, однако другие направления такие как солнечная и микрогидроэнергетика не сильно распространены.

Проблемы развития солнечной энергетики, а в частности получение электрической энергии фотоэлектрическим способом, то есть при помощи фотоэлектрических преобразователей (ФЭП), или как мы чаще их называем солнечных батарей, связано с высокой стоимостью самих ФЭП. Но в последние годы появилась динамика снижения цены, это достигается за счет разработки более технологичных процессов производства, получения новых типов ФЭП. Но, как хорошо известно, электростанция на основе ФЭП включает в себя и другие структурные элементы (рисунок) [1].

Рис. 1. Структурные элементы электростанции на основе ФЭП

Самую большую проблему представляет обеспечении электроэнергией потребителей переменного тока, так как в этой схеме

32

обязательно нужен инвертор, который является весьма дорогим устройством, так инвертор на 1 кВт стоит порядка 15-18 тысяч рублей [2]. Но не стоит забывать про то, что вне зависимости от потребителя в состав солнечной электростанции входят химические аккумуляторные батарей, которые необходимы для обеспечения энергией в темное время суток, когда солнечные панели не вырабатывают энергию. Этот узел, также весьма дорог, так как для электростанции необходимо использовать специальные аккумуляторы глубокого разряда, их стоимость колеблется около 12 тысяч рублей за батарею с емкостью 100

А*ч [2].

Таким образом, стоимость всей солнечной электростанции очень высока, например готовая электростанция мощностью 1 кВт может иметь стоимость от 65 000 рублей, соответственно для электростанций большей мощности стоимость гораздо больше. В связи с этим, создание солнечной электростанции мощностью несколько сотен киловатт может быть посильна только крупным компаниям. Не стоит забывать про тот факт, что производительность солнечной электростанции напрямую зависит от количества солнечного излучения, а большая часть нашей страны находится в широтах с низкой величиной солнечной энергии.

Но все вышеперечисленное отнюдь не говорит, что в России этот вид энергетики не имеет перспектив использования. Малые электростанции вполне могут быть использованы для автономного электроснабжения малых объектов дачных домов, коттеджей, а также для мобильных объектов. В данном направлении использования самым большим недостатком будет значительный срок окупаемости солнечной системы, но учитывая постоянный рост цен на электроснабжение этот недостаток в ближайшем будущем может сойти на нет.

Литература

1. Коталевский Н.С., Гладкий С.В, Тикунов А.В. Особенности фотоэлектрических станций / Н.С. Коталевский, С.В,Гладкий, А.В. Тикунов. Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники: Труды всероссийской студенческой научно-технической конференции. - Воронеж, 2017. - С.125-127.

2.Официальный сайт ООО «Технолайн». URL: https://e- solarpower.ru

Воронежский государственный технический университет

33

УДК 621.311

Д.В. Гусаков, В.В. Орлов, Л.Н. Титова

ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ

Рассматриваются особенности полимерной изоляции, возникающие в процессе изготовления и эксплуатации высоковольтных изоляторов

Ключевые слова: полимерный изолятор, высоковольтный изолятор кремнийорганический полимер, виды повреждений изоляции

Внастоящее время на высоковольтных линиях электропередач широко применяются изоляторы из традиционных материалов – электротехнического фарфора и стекла. Долгое время они считались надежными и удобными в эксплуатации. Однако, оказалось, что из-за высокой хрупкости они легко разрушались, происходило старение электротехнического фарфора, у стекла при увлажнении увеличивалась поверхностная электропроводность, стекло разрушалось из-за воздействия различных факторов и др. Поэтому возникла потребность применения новых материалов для изготовления изоляторов - полимерных материалов [1,2],

У большей части полимерных изоляторов основа выполнена из эпоксидного компаунда с нитями из стеклоровинга. В качестве защитной оболочки применяют кремнийорганический полимер.

По своим эксплуатационным характеристикам полимерные материалы лучше традиционных. Однако и они имеет свои недостатки [3,4], что затрудняет их широкое применение.

Так у линейных высоковольтных полимерных изоляторов на поверхности кремнийорганической оболочки могут образовываться токопроводящие треки, вызывающие эрозию поверхности и даже глубокие трещины в ней. Токопроводящие треки возникают в сильно загрязненных районах.

Вполимерный изолятор при определенных условиях может проникать влага. Этот недостаток обусловлен плохой герметичностью оболочки, ее плохой адгезией с серцевиной и повреждением оболочки при транспортировке и монтаже.

На границе раздела оболочки и серцевины могут возникать

34

частичные разряды, которые разрушают волокна из стекла и значительно увеличивают хрупкость изолятора.

Кроме того, на концах электродов могут возникать частичные разряды, которые приводят к повреждению изоляторов. Для зашиты от них используют экраны защиты, которые также служат для гашения дуги и выравнивают электрическое поле в серцевине.

Поэтому, чтобы в процессе эксплуатации изоляторы не разрушались, необходимо постоянно контролировать состояние изоляции и своевременно выявлять дефекты.

Литература

1.Перцев Ю.А. Материалы для высовольтных изолятортов

/Ю.А. Перцев // Новые технологии в научных исследованиях, проектировании, управлении, производстве: труды Междунар. науч.- техн. конф. Воронеж: Из-во ВГТУ, 2017, Т. 2,. С. 91-94

2.Зубков Д.И. Материалы для высовольтных изолятортов. /

Д.И. Зубков, Ю.А. Перцев, С.Г Зеленская // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники: труды Всерос. студенческой науч.-техн. конф. Воронеж: Из-во ВГТУ, 2017. С. 158-160.

3.Хорошилова М.В. Контроль технического состояния линейных подвесных полимерных изоляторов в процессе эксплуатации

/М.В. Хорошилова, Ю.А. Перцев, В.В. Орлов // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники труды Всерос. студенческой науч.-техн. конф.. Воронеж: Из-во ВГТУ, 2017. С. 146-147.

4.Хорошилова М.В. Дефекты полимерных изоляторов, возникающие в процессе эксплуатации / М.В. Хорошилова, Ю.А. Перцев, С.Г. Зеленская // Прикладные задачи электромеханики, энергетики, электроники; труды Всерос. студенческой науч.-техн. конф.. Воронеж: Из-во ВГТУ, 2017. С. 180-181.

Воронежский государственный технический университет Ростовский государственный университет путей сообщения

(филиал г. Воронеж)

35

УДК 621.316

Д.В. Ягольницкий, Л.Н. Титова

ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СХЕМА СОБСТВЕННЫХ НУЖД ЭЛЕКТРОВОЗА СЕРИИ 2ЭС7

В статье рассмотрена функциональная схема системы электроснабжения собственных нужд электровоза серии 2ЭС7

Ключевые слова: трансформатор, вспомогательный, функциональная схема

Функциональная схема системы электроснабжения собственных нужд электровоза серии 2ЭС7 при детальном рассмотрении представляет собой три основные системы модели: источник, преобразователь, потребитель.

Источник электрической энергии, который представлен железнодорожной контактной сетью (КС) постоянного тока номинальным напряжением 3 кВ. Система преобразования в свою очередь разделяется на две подсистемы. Первая представлена импульсными инверторами вспомогательных нужд, расположенных в тяговых преобразователях. Вторая представляет собой блок вспомогательных трансформаторов (БВТ), который состоит из двух трехфазных трансформаторов, выполняющих различные функции: гальваническая развязка высоковольтных силовых цепей электровоза и цепей вспомогательных машин, а также понижение питающего напряжения. Кроме того, вторичные обмотки трансформаторов совместно с конденсаторами образуют выходной синус-фильтр цепи питания вспомогательных машин. Потребителем электроэнергии в данной системе являются асинхронные электродвигатели, приводящие в действие различные устройства и механизмы, необходимые для нормального функционирования электровоза.

Детального рассмотрения заслуживает функциональная схема блока вспомогательных трансформаторов. БВТ представляет собой два независимых трехфазных трансформатора, размещенных в одном контейнере. Упрощенная электрическая схема БВТ представлена на (рисунок).

36

Упрощенная электрическая схема БВТ:

А1, А2 – инверторы вспомогательных цепей тяговых преобразователей; -HB-Т01, -HB-Т02 - трехфазные трансформаторы; -HB-С01, -HB-С02 – конденсаторы фильтра; -HB- Q11, -HB-Q12, -HB-Q13 – трёхфазные контакторы; -HB-F01, -HB- F02 – автоматические защитные выключатели цепи контроля короткого замыкания на землю в цепях вспомогательных машин; - HB-С03, -HB-С04 – конденсаторы цепи контроля короткого замыкания на землю в цепях вспомогательных машин

Первичные обмотки трехфазных трансформаторов -HB-Т01 и - HB-Т02 получают питание от импульсных инверторов вспомогательных нужд А1 и А2, расположенных в тяговых преобразователях электровоза. С помощью трехфазных трансформаторов осуществляется гальваническая развязка высоковольтных силовых цепей электровоза и цепей вспомогательных машин, а также понижение питающего напряжения. Кроме того, вторичные обмотки трансформаторов совместно с конденсаторами -HB-С01 и -HB-С02 образуют выходной синус-фильтр цепи питания вспомогательных машин.

37

Контакторы -HB-Q11 – -HB- Q13 служат для коммутации схемы и работы электровоза при одном отключенном трехфазном трансформаторе с сохранением работы всех потребителей БВТ.

Автоматические защитные выключатели -HB-F01, -HB-F02 совместно с конденсаторами -HB-С03, -HB-С04 предназначены для сигнализации наличия короткого замыкания на землю в цепи вспомогательных машин. Так как при нормальной эксплуатации БВТ подключен к симметричным нагрузкам, ток в цепях, подключенных к средним точкам вторичных обмоток трехфазных трансформаторов равен нулю. При возникновении короткого замыкания на землю во вторичной цепи БВТ через выключатели -HB-F01, -HB-F02 начинает протекать ток. Срабатывание выключателей -HB-F01, -HB-F02 фиксируется системой управления.

Литература

1.Дайлидко А.А. Конструкция электровозов и электропоездов: учеб. пособие / А.А. Дайлидко, Ю.Н. Ветров, А.Г. Брагин. – Москва: ФГБОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2014. – 348 c.

2.Ермишкин И.А. Конструкция электроподвижного состава: учеб. пособие / И.А. Ермишкин. – Москва: ФГБОУ «Учебнометодический центр по образованию на железнодорожном транспорте»,

2015. – 376 c.

3.Осинцев И.А. Теория работы электрооборудования электроподвижного состава часть 2 / И.А. Осинцев. – Москва: ФГБУ ДПО «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 2020. – 324 c.

Воронежский государственный технический университет

38

УДК 621.316

Д.В. Ягольницкий, Л.Н. Титова

ЗАВИСИМОСТЬ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО МОМЕНТА ОТ СУТОЧНОГО ГРАФИКА НАГРУЗКИ

В статье рассмотрена зависимость изменений электромагнитного момента потребителя от графика нагрузки магистрального грузового электровоза серии

2ЭС7

Ключевые слова: график нагрузки, электромагнитный момент, потребитель

Разработана модель энергосистемы собственных нужд магистрального грузового электровоза 2ЭС7 на платформе графического симуляционного моделирования Simulink. С использованием библиотеки готовых блоков было проведено моделирование трех основных систем модели: источник, преобразователь, потребитель. В последующем была собрана единая модель, которая представлена на (рис. 1).

Рис.1. Модель энергосистемы собственных нужд электровоза 2ЭС7 в

среде Simulink

В результате моделирования получены графики электромагнитного момента электрической машины, котора является основным потребителем энергосистемы, в зависимости от типа

39

суточного графика нагрузки.

На (рис. 2) представлен суточный график нагрузки (вариант А).

Рис. 2. Суточный график нагрузки (вариант А)

На (рис. 3) изображен график электромагнитного момента (вариант А).

Рис. 3. Электромагнитный момент асинхронной машины при виде нагрузки А

На (рис. 4) представлен суточный график нагрузки (вариант Б).

40