Учебное пособие 800516

УДК 621.314:62-83

В. О. Беляков, А. Ю. Перцев, А. К. Муконин

ОПОВЫШЕНИИ НАДЁЖНОСТИ

ИСОВЕРШЕНСТВОВАНИИ ХАРАКТЕРИСТИК

ЧАСТОТНОГО ПРИВОДА

Рассматривается универсальный преобразователь частоты (УПЧ), обеспечивающий работу привода как в случае трёхфазного питания, так и при питании однофазным напряжением. Реализовать универсальный преобразователь можно на основе использования классических преобразователей частоты за счёт подключения общей точки соединения конденсаторов в фильтре с нулевым проводом трёхфазной сети. Повышение надёжности привода обеспечивается за счёт сохранения работоспособности при обрыве одного или двух любых проводов питающей сети.

Ключевые слова: частотно-регулируемый электропривод, преобразователь частоты, повышение надежности, расширение функциональных возможностей.

Современный уровень развития электроники определяет безусловную перспективность применения частотно-регулируемого электропривода (ЧРЭП) в широком спектре механизмов. Такие приводы, в частности, используют для замены нерегулируемых асинхронных электроприводов различных технологических установок, например насосов и вентиляторов, с целью существенного снижения потребления электроэнергии.

Подавляющее число ЧРЭП содержат преобразователь частоты (ПЧ), имеющий звено постоянного напряжения. Такой ПЧ обычно выполняют как систему «неуправляемый выпрямитель – автономный инвертор напряжения» (НВ-АИН). Выпрямитель и инвертор обычно реализуют на основе трехфазных мостовых схем.

Одной из важных проблем эксплуатации электроприводов является повышение их надежности. В ряде производств неисправность привода чревата катастрофическими последствиями. К примеру, отключение вентиляции на птицефабриках приводит к массовой гибели птицы. К одному из аспектов повышения надежности электроприводов следует отнести обеспечение их работоспособности при обрыве некоторых

181

проводов питающей сети. Применяемые ЧРЭП при таких неисправностях отключаются.

Используемые в России ЧРЭП обычно рассчитаны на питание либо трехфазным напряжением 380 В, либо однофазным напряжением 220 В. Важной задачей является создание универсального электропривода с возможностью питания как трехфазным, так и однофазным напряжением.

К актуальным проблемам следует также отнести увеличение достижимых скоростей электроприводов для увеличения производительности механизмов.

Решить вышеперечисленные проблемы можно за счет использования в ЧРЭП универсального преобразователя частоты (УПЧ), который реализуется за счет соединения общей точки конденсаторов фильтра звена постоянного напряжения с нулевым проводом трёхфазной четырёхпроводной сети. Схема силовой части универсального ПЧ приведена на рис. 1.

Рис. 1. Преобразователь частоты

Преобразователь частоты содержит трёхфазный мостовой диодный выпрямитель НВ, трёхфазный мостовой АИН, блок торможения БТ и фильтр Ф1.

В классических ПЧ используется фильтр, содержащий два последовательно соединённых конденсатора С1 и С2, шунтированных резисторами R1 и R2. Общая точка конденсаторов не соединяется с нулевым проводом сети. Последовательное соединение конденсаторов фильтра обусловлено тем, что напряжение на выходе выпрямителя больше 500 В, а допустимые напряжения используемых электролитических конденсаторов обычно составляют 400–450 В.

Универсальный преобразователь частоты можно реализовать за счёт соединения общей точки конденсаторов фильтра с нулевым

182

проводом сети (см. рис. 1). При этом повышается надёжность привода, поскольку он сохраняет работоспособность при обрыве одного или двух любых проводов трёхфазной сети. В частности, обеспечивается питание привода при однофазном напряжении сети 220 В.

Выполненные исследования свидетельствуют также о возможности увеличения примерно на 10 % верхней границы скоростей привода по сравнению с традиционными вариантами.

Доказать работоспособность привода при обрыве проводов питающей сети можно с помощью моделирования. Схема модели, соответствующая обрыву двух фаз сети, приведена на рис. 2.

Рис. 2. Модель модернизированного привода

183

Модель содержит трёхфазный асинхронный двигатель, подключенный к трёхфазному мостовому инвертору Universal Bridge, а также источник синусоидального напряжения АС Voltage Source (220 В, 50 Гц) с внутренним активным сопротивлением и индуктивностью. Выпрямитель реализован на основе двух диодов (Diode, Diode1) и двух конденсаторов (С1 и С2). Модель системы управления приведена на рис. 3. Она позволяет формировать на двигателе трёхфазную симметричную систему синусоидальных напряжений.

Рис. 3. Модель системы управления

Ёмкость каждого из конденсаторов фильтра 330 мкФ, индуктивность и сопротивление источника питания, соответственно, 2∙10-4 Гн и 0.01 Ом. Мощность асинхронного двигателя 120 Вт.

На рис. 4 приведена осциллограмма напряжения на входе

АИН.

Среднее значение напряжения 612 В, размах пульсаций напряжения весьма мал. Данная осциллограмма свидетельствует о том, что напряжение на входе АИН больше, чем в классическом ПЧ с трёхфазным питанием 380 В. Таким образом привод работоспособен при исчезновении двух фаз сети. Следует отметить, что увеличение напряжения питания АИН позволяет расширить диапазон скоростей привода.

184

УДК 541.621

Д. В. Гусаков, Н. С. Вобленко, Ю. А. Перцев

РАДИОЭЛЕКТРОННЫЙ КОМПЛЕКС: ДИВЕРСИФИКАЦИЯ В ОПК КАК МЕТОД СОХРАНЕНИЯ ФИНАНСОВОЙ УСТОЙЧИВОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ

В статье обосновывается необходимость диверсификации ОПК на производство продукции гражданского назначения с целью компенсации потерь от сокращения производства электронной компонентной базы для специальной техники и сохранения промышленного потенциала России.

Ключевые слова: конверсия, диверсификация на производство гражданской продукции, унифицированная база данных продукции гражданского и двойного назначения, радиоэлектронная промышленность.

В последние пять лет в России проходит масштабная модернизация оборонной промышленности, которое, должно завершиться к 2025 году, но уже к 2020 финансирование в оборонную промышленность начнет сокращаться.

Компенсировать потери от сокращения производства специальной техники, можно увеличением выпуска продукции гражданского назначения или увеличением экспорта оборонной продукции.

Конверсия – сложный по реализации для любой экономики процесс. Если, доля гражданской продукции составляет большую часть производства, то при сокращении военного заказа, а это циклично происходит во всех странах, предприятия ОПК легко переходят на выпуск гражданской продукции, и обратно в случае увеличения потребности государства в военной технике. При этом, издержки в рамках единого комплекса могут переноситься с гражданского производства на военное производство, и наоборот.

Основным направлением диверсификации деятельности предприятий электронной промышленности должны стать область связи и телекоммуникаций, гражданской авиации, медицинской техники и ЖКХ, автомобильная и сельскохозяйственная электроника, системы контроля доступа и безопасности, коммерческие космические проекты.

Важно, чтобы сами организации стремились ставить повышенные требования при создании новой продукции.

На данный момент лишь у трети предприятий существует долгосрочная стратегия развития в данном направлении [1]. Сейчас

186

приблизительное соотношение продукции военного назначения к гражданской на предприятиях ОПК может достигать 60 на 40 % [1], но и это далеко до оптимального.

Унификация специальных и гражданско-коммерческих технологий позволяет существенно нарастить темпы разработок, а увеличившаяся взаимозаменяемость изделий и их составных частей, позволяет различным предприятиям конкурировать

икооперироваться друг с другом.

Впомощь конверсируемым предприятиям Фондом развития промышленности разработана спецпрограмма «Конверсия», создан «Единый центр каталогизации продукции гражданского назначения российских предприятий ОПК» образованный на платформе «ГИС промышленность». Уже сегодня интерактивные каталоги высокотехнологичной продукции содержат много позиций продукции не только гражданского, но и двойного назначения.

Также на платформе ГИСП работает созданная Ростехом «биржа мощностей» – платформенное программное решение, позволяющее организациям размещать и получать заказы на принципах аутосорсинга.

Втекущем году объем контрактов, заключенных через биржу, должен составить порядка 120 млн руб. В 2020 году ожидается трехкратный рост общего объема таких контрактов.Так же, на базе ГИСП была разработана электронная площадка ЭКБ «Маркет» предназначенная для продвижения отечественной электронной продукции.

Вэтой базе содержится информация о продукции предполагаемой к производству, проводится конкурентный анализ

ипоиск возможных внутренних и внешних рынков сбыта.

Под руководством ЭКБ «Маркет» в стране организованно 43 дизайн-цента помогающих производителям сделать свою продукцию более конкурентоспособной.

Кроме того, дизайн-центры могут работать и на иностранных заказчиков даже в условиях санкций по схеме foundry (оказывать услуги заказчику, не обладая правом продажи конечного продукта) и размещать свои заказы за рубежом.

Очень важным аспектом российской экономики является отсутствие у государства достаточного количество свободных

187

финансовых активов для финансирования диверсификации предприятий.

Основным источником средств на сегодняшний день становятся собственные активы предприятий (около 80 %). Поэтому привлечение частного капитала является необходимым условием при проведении конверсии в современных условиях. Сейчас для средств частных инвесторов в работе предприятий ОПК крайне незначительна, что является следствием специфических

технические характеристики, а цена и сроки изготовления отходят на второй план.

На гражданском же рынке главным является сроки появления продукции на рынке и цена продукции, а ее показатели будут зависеть от этих параметров. Все эти характеристики делают оборонные предприятия не конкурентоспособными на рынке гражданской продукции.

Секретность производства также значительно повышает себестоимость, причина тому самообеспечение комплектующими на всех стадиях производства.

На себестоимость влияет и нестабильность прямых и частных инвестиций, зависимость от цен продукции военного назначения на мировых рынках, плохая управляемость самого государства, являющегося собственником этих предприятий. Все это замедляет процесс диверсификации.

Требует совершенствования и механизм взаимодействия гражданских и военных производителей. Необходима унификация нормативно-технических требований, а также совершенствование механизмов результатов передачи научных и опытноконструкторских работ из оборонных предприятий в гражданские. Но все вышеуказанные меры не решают проблему с обеспечением проведения необходимых в наукоемкой электронной промышленности фундаментальных и поисковых исследований (ФПИ), проведение которых представляется практически невозможным на базе собственных средств предприятий.

Высокий научный потенциал предприятий электронной промышленности в ОПК, позволяющий качественно выполнять научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы, необходимо сохранить и после уменьшения оборонного заказа.

188

Дальнейшему развитию оборонных предприятий, занимающихся НИОКР в России, могут способствовать совместные разработки с дружественными странами, разработки гражданской продукции, хотя передача результатов работ из оборонных предприятий

вгражданские на данный момент не доведена до логического конца.

УМинпромторга и Минобрнауки имеется общая программа по образованию и развитию специализированных центров при университетах, одним из направлений которых является развитие диверсификации. Прежде всего, речь идет о так называемых двойных технологиях.

Существует специальный проект «Наука», в регионах страны

вближайшее время появятся 15 научно-образовательных центров мирового уровня, в которых будут разрабатываться, в том числе технологии двойного назначения. Уже существуют примеры таких моделей «инновационные контейнеры» разработанные на основе взаимодействия университетов с научно-исследовательскими организациями.

По этой программе в течение трех лет выделяются бюджетные средства на развитие инфраструктуры нововведений: университеты получат 8 млрд руб., а для создания совместных производств выделят 19 млрд руб.

Очень важной задачей экономики России является импортозамещение. Сейчас большое количество предприятий занимается и разработкой и производством радиоэлектронных компонентов в различных областях техники, необходимых для замены зарубежных. При этом учитывается, что замещение иностранной ЭКБ отечественными аналогами не позволит автоматически в полном объеме решить весь перечень задач по совершенствованию и разработке перспективной техники. Отечественная ЭКБ часто уступает по качеству и характеристикам зарубежным аналогам [2]. Поэтому необходимо создать заказы, позволяющие предприятиям быстро пройти первый этап диверсификации.

Главная роль здесь принадлежит компаниям, где участвует государство. Для своей продукции они должны покупать отечественные аналоги.

Законодательная система ограничения поставок импортной продукции поможет отечественной занять эту нишу пока ее

189

государства и организаций электронной промышленности для реализации работ на этапе проектирования, сертификации, продукции, сервисной поддержки и послепродажного обслуживания. Поэтому для реализации проектов по диверсификации необходима система специальных инвестиционных проектов.

Литература

1.Бронников Д. В. Оценка соответствия научнотехнической и производственно-технологической баз требованиям планов развития специальной техники: теория и практика [Текст] / Д. В. Бронников, Д. М. Бывших, С. Г. Зеленская // Энергия – XXI

век. – 2017. – № 3 (100). – С. 104-118.

2.Аносов Р. С. Инновации на стадиях жизненного цикла техники радиоэлектронной борьбы: оценка потенциал [Текст] / Р. С. Аносов, Д. М. Бывших, С. Г. Зеленская // Системы управления

полным жизненным циклом высокотехнологичной продукции в машиностроении: новые источники роста: Всероссийская научнопрактическая конференция (Москва, 18 апреля 2018 г.): материалы конференции. – М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2018. – С. 8-14.

3. Аносов Р. С. Модели оценки эффективности внедрения инноваций в образцах техники радиоэлектронной борьбы [Текст] / Р. С. Аносов, Д. М. Бывших, С. Г. Зеленская // Энергия – XXI век. 2018. – № 2 (102). – С. 33-48.

Воронежский государственный технический университет ВУНЦ ВВС «ВВА им. профессора Н. Е. Жуковского

и Ю. А. Гагарина»

190