Учебное пособие 800600

УДК 621.313.33 6

И.А Хайчено, В.Н. Крысанов

ИСЛЕДОВАНИЕ АСИНХРОНОГО ДВИГАТЕЛЯ С ТИРИСТОРНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ МОЩНОСТИ

Произведен анализ одного из алгоритмов работы тиристорного преобразователя на работуасинхронного двигателя

Ключевые слова: регулятор мощности, асинхронный двигатель, тиристорный преобразователь

Регулирование скорости с помощью изменения напряжения питания. Данный способ регулирования можно осуществить, если включить в цепь автотрансформатор, перед статором рисунок 1. При этом, если снижать напряжение на выходе автотрансформатора, то двигатель будет работать на пониженном напряжении. Это приведет к снижению частоты вращения двигателя, при постоянном моменте нагрузки, а также к снижению перегрузочной способности двигателя

Рис. 1. Схема подключения двигателя через автотрансформатор

Способ регулирования изменением напряжения, возможен только вниз от естественной характеристики, так как увеличивать напряжение выше номинального нельзя, потому что это может привести к большим потерям в двигателе, перегреву и выходу его из строя. Кроме автотрансформатора, можно использовать тиристорный регулятор напряжения.

172

30кВт, скоростью вращения 2950 об/мин, моментом инерции 0.2245 кг*м2. Были получены средние значения, токов напряжения, скорости вращения ротора, КПД системы в зависимости от средней мощности питающей сети. Данные моделирования приведены в таблице.

Результаты моделирования

При работе тиристорного преобразователя в режиме регулятора мощности сети наблюдается регулирование скорости. Во время работы ток много выше номинального, это приведёт к перегреву двигателя. Система имеет низкий КПД. Тиристорный преобразователь не целесообразно использовать в режиме регулятора мощности сети для асинхронного двигателя.

Литература

1.Герман-Галкин С.Г. Электрические машины [Текст]: лабораторные работы на ПК / С.Г. Герман-Галкин, Г.А. Кардонов. – СПб: КОРОНА принт, 2003. – 256 с.

2.Герман-Галкин С.Г. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0 [Текст] / С.Г. ГерманГалкин. – СПб: КОРОНА принт, 2001. – 320 с.

Воронежский государственный технический университет

174

УДК 621.3.(075 32)

Д.А. Антонов, А.Р. Козлов, Н.В. Ситников, А.А. Гуляев

ИССЛЕДОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ АВТОМАТИЧЕСКОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЬГО

ТОКА (АВДТ)

Обсуждена теория и практическая методика снятия характеристик АВДТ

устройства для одновременной защиты от поражения человека электрическим током, пожара по характеристикам автоматического выключателя

Ключевые слова: АВДТ, короткое замыкание, перегрузка, утечка

Автоматический выключатель дифференциального тока это аппарат защиты, объединяющий в одном корпусе функции АВ и УЗО. Следовательно, он позволяет защитить контролируемую цепь от токов перегрузки и токов короткого замыкания (функции АВ) и от токов утечки (функции УЗО), позволяя защитить человека от возможного поражения электрическим током и предотвратить возможность возгорания в результате нарушения изоляции токоведущих частей электроустановки.

Рис. 1. Схема устройства АВДТ

Конструктивно АВДТ состоит из двухили четырехполюсного автоматического выключателя и включенного последовательно с ним

175

модуля дифференциальной защиты. Подробно конструкцию и принцип работы автоматических выключателей и УЗО мы рассматривали ранее.

Конструкция лабораторного стенда, выполненная по принципиальной схеме. Включение отключение стенда происходит по одной и той же методике, так при работе на “Настройку” и на “Работу” используются одни и те же устройства и измерительные приборы за исключением PA1, R1, QF7 и SA2, B1 (R1регулировочный резистор для исследования УЗО и АВДТ).

Получив результаты, как минимум пяти измерений их вносят в таблицу 1, производят их анализ и делают выводы.

Тумблер B1 производит включение и отключение охлаждения дополнительного резистора.

АВДТ позволил практикам упростить систему защиты в низковольтных цепях за счет совмещения функций УЗО и АВ, это показано реальными цифрами в данной лабораторной работе. Выводы делаются, что все это произошло за счет применения цифровых измерительных приборов, имеющих высокую точность.

Такая компоновка стенда исследований позволила добиться выполнения двух поставленных задач: малогабаритность и малая стоимость.

Первое позволяет перейти к изготовлению таких стендовых устройств переносного типа для использования их в реальных условиях производств.

Второе позволяет иметь значительную конкурентоспособность в условиях рыночного хозяйства: т.н. реальные стенды российского производства имеют себестоимость ~ 500000 руб., зарубежные ~ 40000 $, а наш не более 50000 рублей.

Воронежский государственный технический университет

176

УДК 620.91

С.В. Гладкий, Н.С. Коталевский, Т.Е. Черных

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕНДЕНЦИИ ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ

Рассматриваются основные направления совершенствования ветроэнергетических установок и их отдельных узлов

Ключевые слова: ветроколесо, ветроэнергетическая установка , система управления

В последнее время в нашей стране и за рубежом активно развиваются технологии, основанные на использовании возобновляемых источников энергии, в частности энергии ветра, в связи с чем, совершенствуются уже имеющиеся и разрабатываются новые конструкции ветроэнергетических установок (ВЭУ) в целом и отдельных их узлов. Процесс модернизации существующих ВЭУ заключается в использовании современных технологий и материалов.

Структурно современные ВЭУ можно разделить на следующие элементы: ветроколесо, электрический генератор, система управления и контроля, а для установок малой мощности используется также резервный источник питания – химический аккумулятор.

Вопрос совершенствования ветроколес с целью повышения коэффициента использования ветра является актуальным уже не одно десятилетие. Первоначально человек использовал только один тип ветроколес – горизонтальное ветроколесо (рис. 1). Принцип действия этих ветроколес основан на создании подъемной силы, создающей вращающий момент. У этого типа ветроколес весьма высокий коэффициент использования ветра (теоретический достигает 0,75, на практике достигнут порядка 0,6-0,65). По сути, этот тип ветроколес достиг максимума развития, так как по оценке экспертов максимальный диаметр этих ветроколес может достигать 60 метров, профиль лопастей также подвергался неоднократной модификации и имеется большой набор профилей для любых условий эксплуатации, и мощности установки. А самое главное за вековой период эксплуатации разработана методика проектирования этих ветроколес.

В связи с этим все более пристальное внимание уделяется другому типу ветроколес – вертикальному (рис. 2) [1]. По конструктивному исполнению и по принципу действия эти ветроколеса весьма разнообразны. Данный тип ветроколес во-первых

177

не требует ориентации по направлению ветра, как горизонтальные, а во-вторых позволяет использовать восходящие потоки воздуха (на высотных зданиях и в гористой местности).

Вертикальные ветроколеса имеют гораздо меньшее значение коэффициента использования ветра, чем горизонтальные, примерно 0,3-0,35, однако результаты работ по совершенствованию данных ветроколес позволяют сделать вывод о возможности значительного увеличения коэффициента использовании.

Что касается совершенствования электрической части установки, то здесь особое внимание уделяется совершенствованию электрических генераторов. До недавнего времени разработчики ВЭУ вынуждены были использовать для согласования частоты вращения ветроколеса и генератора повышающий редуктор – мультипликатор. Но в последние годы появились конструкции тихоходных электрических генераторов, позволяющие исключить мультипликатор из структуры ВЭУ. Во многом это стало возможным благодаря появлению новых постоянных магнитов, которые имеют большие энергетические характеристики, по сравнению с ранее используемыми. Это дало возможность уменьшить массогабаритные показатели электрической машины в целом при увеличении ее энергетических показателей. Кроме этого, появились новые конструктивные решения в виде специализированных генераторов для ВЭУ, как правило, это либо торцевые, либо дисковые синхронные генераторы с возбуждением от постоянных магнитов [2].

Конечно, технический прогресс не обошел стороной и систему управления ВЭУ. Так, до недавнего времени, для поддержки постоянной частоты вращения ветроколеса, а это обязательное условие обеспечения работы ВЭУ в оптимальном режиме, для ВЭУ с

178

горизонтальными ветроколесами обычно использовались механические или гидравлические системы, которые автоматически изменяли подъемную силу, действующую на лопасть путем изменения ее положения относительно воздушного потока – изменения угла атаки. На сегодняшний день появились разработки по созданию микропроцессорных систем управления углом атаки лопастей ветроколес, но, к сожалению, они пока носят экспериментальный характер и не используются при серийном производстве.

Кроме этого результаты развития интеллектуальных микропроцессорных систем позволили создавать системы управления ВЭУ, позволяющие поддерживать работу установки в оптимальном режиме [3].

Литература

1. Пат. Российская Федерация 2470181, МПК F03D3/00. Ветряная турбина с вертикальной осью вращения / П.Ю. Беляков, А.В. Тикунов. № 2010136214/06; заявл. 27.08.2010; опубл. 20.12.2012. Бюл.№35 – 11 с.

2.Патент 111365 Российская Федерация, МПК Н02Л21/24. Электрогенератор [Текст] / Писаревский Ю.В., Беляков П.Ю., Писаревский А.Ю., Тикунов А.В., Черных Т.Е. – № 2011133630/07; заявл. 10.08.2011; опубл. 10.12.2011. Бюл.№34 – 2 с.

3.Беляков П.Ю. Электрическая часть и система управления

вертикально-осевой ветроэнергетической установкой [Текст] / П.Ю. Беляков, Р.М. Панов, А.С. Павлов, А.В. Тикунов // Электротехнические комплексы и системы управления. 2012. С. 69-77.

Воронежский государственный технический университет

179

УДК 621.311

М.В. Хорошилова, Ю.А. Перцев, С.Г. Зеленская

ДЕФЕКТЫ ПОЛИМЕРНЫХ ИЗОЛЯТОРОВ, ВОЗНИКАЮЩИЕ В ПРОЦЕССЕ ЭКСПЛУАТАЦИИ

Рассматриваются конструкция, основные виды повреждений полимерных изоляторов и причины их возникновения

Ключевые слова: полимерный изолятор, кремнеорганическая резина, виды повреждений изоляции

Основными элементами конструкции линейных подвесных полимерных изоляторов являются: стеклопластиковый стержень, выполняющий функцию механической поддержки и изолирующего элемента, полимерная оболочка из кремнийорганической резины, защищающая стержень от внешних воздействий и формирующая необходимую длину пути утечки и металлическая арматура – оконцеватели изолятора.

Полимерные изоляторы на напряжение 110 кВ и выше в обязательном порядке должны оснащаться защитными экранами, которые устанавливаются на оконцевателях и выполняют функцию отвода дуги и выравнивания распределения поля в стеклопластике.

В процессе эксплуатации можно выделить два вида повреждений полимерных изоляторов, отличающихся по причине их возникновения, механизму развития и внешним признакам повреждения.

Первый вид повреждения – это образование трека на поверхности полимерной защитной оболочки и, как следствие, эрозия оболочки с образованием сквозных трещин. Это возможно только при эксплуатации изоляторов в районах с сильными загрязнениями. В районах с умеренным загрязнением (II-III степень загрязнения) за период эксплуатации более 20 лет подобные повреждения изоляторов с кремнийорганической защитной оболочкой не наблюдались.

Второй вид повреждения связан с проникновением влаги в изолятор (в стержень и на границу раздела «стержень-оболочка»), который, в основном, возникает из-за недостаточной герметичность защитной оболочки в месте ее сопряжения с оконцевателем и плохой

180