3263

Максимальное значение коэффициента сцепления проявляется в об­ ласти критического значения относительной скорости скольжения.

Для раскрытия физического смысла формулы Крагельского мы ее представили в виде трех слагаемых, одно из которых - линейно воз­ растающий член этой формулы, другое - экспоненциально убывающий ее член, третье - отражает предельно минимальную величину коэффициен­ та сцепления, равную коэффициенту скольжения.

В свою очередь, первое слагаемое .'Преобразованной формулы сос­ тоит из переменной части коэффициента трения покоя при его перехо­ де к коэффициенту скольжения через промежуточную величину - коэф­ фициент сцепления, и параметра, определяющего величину пропорцио­ нальности возрастания коэффициента сцепления в докритической области изменения величины относительной скорости скольжения.

Второе слагаемое преобразованной формулы описывает нелинейные процессы, возникающие в области контакта колеса и рельса, связан­ ные с наличием между ними промежуточной среды, такой, как: песоч­ ная подсыпка, грязь или смоченная угольная пыль, продукты разруше­ ния контактируемых поверхностей и т. д.

Максимальное значение коэффициента сцепления колеса и рельса проявляется при критическом значении скорости их относительного скольжения, которая возникает в том случае, когда величина произ­ водной функции первого слагаемого в преобразованной формуле будет равна производной функции ее второго слагаемого, но противоположна ей по знаку. Это допущение является исходным для составления зави­ симости критической скорости от параметров уравнения формулы Кра­ гельского и дальнейшего анализа ее параметров.

Анализом удалось определить, при каких соотношениях вышеопи­ санных величин наблюдаются различные варианты проявления критичес­ кой скорости относительного скольжения колеса и рельса Установле­ но, что при нулевом значении параметра пропорциональности возрастания скорости относительного скольжения ее критическая ве­ личина всегда будет равна основанию натурального логарифма, делен­ ного на параметр нелинейности в вышеописанной зависимости. Влияние параметра пропорциональности возрастания скорости относительного скольжения на ее критическую величину будет преобладающим в том случае, когда его величина будет равна отношению параметра нели­ нейности к основанию натурального логарифма.

На основании полученных зависимостей построены графики изме­ нения критической скорости относительного скольжения колеса и рельса в различных диапазонах изменения вышеописанных параметров.

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТИРИСТОРНОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ В РЕЖИМЕ ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ

электроэнергии в системе электроснабжения. Исследование этих пока­ зателей и влияния на них отдельных потребителей базируется на обобщенной математической модели системы электроснабжения, в сос­ тав которой входят математические модели отдельных потребителей.

Широко известные математические модели потребителей с тирис­ торными преобразователями построены с рядом допущений, вследствие чего результаты исследований с использованием таких моделей в зна­ чительной степени расходятся с экспериментальными. В связи с этим возникает необходимость разработки уточненной математической моде­

образователя один полупериод изменения условно разбивается на пять интервалов.

В результате решения системы уравнений, описывающих электро­ магнитные процессы с учетом аналитических зависимостей для комму­ тируемых напряжений, получены выражения для мгновенных значений

Ill

фазного тока на всех пяти интервалах. По этим выражениям рассчита­ на кривая изменения фазного тока в интервале одного полупериода, которая практически совпала с экспериментальной, что свидетельст­ вует о высокой точности математической модели.

Для дальнейшего анализа фазный ток на первичной стороне пре­ образователя представлен в виде ряда Фурье. В результате этого по­

торов и параметров нагрузки.

Сравнительный анализ результатов расчета по уточненной и уп­ рощенной моделям показал, что использование упрощенной модели при­ водив к заметным погрешностям, которые в значительной степени за­ висят от параметров нагрузки тиристорного преобразователя.

ТЕЛЕМЕХАНИЧЕСКОЕ УПРАВЛЕНИЕ ПОДСТАНЦИЯМИ ГОРОДСКИХ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

К.т. н. КЕЦепелев, В. А. Климин (ПГТУ)

Электрические энергетические системы занимают важную роль в жизнедеятельности всех предприятий. Они осуществляют единый про­ цесс производства, преобразования, передачи и распределения элект­ роэнергии. В состав электрических энергетических систем входят системы электроснабжения, состоящие из электроустановок, предназ­ наченных для обеспечения потребителей электроэнергией. Системы электроснабжения являются довольно сложными производственными объ­ ектами. Производственный процесс в таких системах отличается таки­ ми особенностями, как быстротечность явлений и неизбежность пов­ реждений аварийного характера. Такие особенности производственного процесса заставляют применять в системах чэлектроснабжения (СЭС) устройства релейной защиты автоматики. Наиболее распространенными в СЭС являются токовые зашиты, а из автоматических устройств - ус­ тройства автоматического повторного включения, автоматического включения резервного источника питания и автоматической частотной разгрузки. Все эти устройства позволяют обеспечить определенную надежную работу электроустановок. Так как СЭС занимают большие пространства/расстояние между их различными частями довольно про-

тяженные, функции их устройств очень многообразны, то появляется необходимость специализированного сбора информации, передачи и ис^- полнения команд управления. Такие функции обеспечивают системы те­ лемеханики. Системы телемеханики обеспечивают централизованный контроль и управление всеми объектами СЭС.

Управление СЭС производится с центрального диспетчерского

рацию по управлению объектом ему произвести.

Для телемеханизации подстанции обычно применяют комплекс те­ лемеханики ВРТФ-3. Для телеизмерения параметров на подстанции при­ нято устройство телеизмерения УТН-1, которое работает совместно с комплексом ВРТФ-3. Сущность телеизмерения заключается в том, что измеряемая величина, предварительно преобразованная в унифициро­ ванный сигнал тока или напряжения, дополнительно преобразуется в сигнал, который потом передается по линии связи. Таким образом, передается не сама измеряемая величина, а эквивалентный ее сигнал, параметры и тип которого выбирают так, чтобы искажения при переда­

1-го и 2-го вводов, а преобразователи напряжения к трансформаторам напряжения 1-й и 2-й секции шин. Могут быть использованы преобра­ зователи тока типа Е 842 и преобразователи напряжения типа

Е855/1.

Сприменением комплекса ВРТФ-3 уменьшается число выеэдов пер­ сонала распредсетей и подстанций, высвобождается время для произ­ водства других работ. В связи с этим достигается высокий экономи­ ческий эффект при применении указанного комплекса

расширением газа и понижением температуры окружающей среды, усили­ вается по мере приближения к устью скважины. Поэтому толщина слоя парафина увеличивается с нуля на глубине 900-300м до максимума на глубине 200 - 50 м, а затем уменьшается за счет смыва отложений потоком. Отложения парафина уменьшают нефтеотдачу скважины и могут привести к полной закупорке.

На сегодняшний день известны три основных способа воздействия на отложения парафинарасплавление путем нагревания, растворение различными растворителями, механическое удаление со стенок труб с помощью скребков.

Теплота может быть внесена двумя способами: теплопередачей в пласт по скелету породы и насыщающей жидкости от источника теплоты (электронагревателя), расположенного в скважине (способом кондуктивного прогрева стационарно или периодически), конвективным тепломассопереносом за счет нагнетания в скважину и пласт теплоноси­ телей (насыщенного или перегретого водяного пара, горячей воды, нефти и т. д.).

Периодическая тепловая обработка электрическим способом, как

пользуется установка 1УЭС-1500,смонтированная на шасси автомобиля. Трубчатый электронагреватель работает от промысловой электросети напряжением 380 В и имеет мощность до 25 кВт.

Известны и другие электронагреватели, включая непрерывную ра­ боту или по заданной программе. Однако всем им присуще высокое напряжение питания на переменном токе. Поэтому вопросы, направлен­ ные на повышение эффективности электрического нагрева скважин ис-

- 114 - ходя из электробезопасности, применения многоцелевой защиты, блоч-

ЗАДАЧИ КОМПЬЮТЕРИЗАЦИИ И ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ГЕОИНФОРМАТИКИ

К. г. -м. н. JL А. Корнева (ПГТУ)

Одним из главных направлений научного развития является компьютеризация научной и практической деятельности человека и ге­ ологоразведочной в частности. Современный процесс - масштабная ин­ дустрия по производству информации на разных уровнях. Существенны объемы этих работ и удовлетворить их и освоить можно только на ос­ нове ЭВМ и мощных вычислительных центров.

Другой, не менее актуальной проблемой является извлечение по­

создании и внедрении целых геосистем и новой области знаний в нау­ ках о земле - геоинформатики. Это пограничная область знаний между геономией (науки о Земле) и собственно информатикой, которая долж­ на изучать закоцы и методы регистрации, хранения, обработки, пере­ дачи и интерпретации многоуровневой и многопараметровой геоинфор­ мации. Предметы ее исследования очень различны: геосреда, все процессы (природные и технические), геоэкология, геофизика, геохи­ мия, горное дело и т. д. Основные ее задачи разработка техничес­ ких средств сбора, регистрации, передачи и обработки геоинформации с использованием всех методов вычислительной техники, создание баз данных, автоматизированных систем обработки и интерпретации данных для различных методов разведок и моделирования с целью прогноза поисков, выявления перспективных областей.

В центральном плане геоинформатика должна быть направлена на обеспечение оптимальных решений в области геопользования на основе интегрированного системного анализа разноуровневых и разнородных геоинформаций и разработки методов интегрированной обработки, мо­ делирования геообъектов и процессов.

БЕЗОТХОДНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН МАЛОЙ МОЩНОСТИ И ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ИХ МАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ

Д.т. н. Н. В. Щулаков, д. т. н. Е. Ф. Беляев, к.т. н. А. С. Юрин (ПГТУ)

Одним из перспективных направлений совершенствования техноло­ гического процесса изготовления электрических машин малой мощности является использования методов порошковой металлургии, позволяющих сделать технологию практически безотходной.

На основании проведенных исследований предложена новая конс­ трукция и соответствующая технология изготовления многослойных магнитопроводов электрических машин переменного тока, не уступаю­ щих по своим характеристикам магнитопроводам из электротехнических сталей.

материале подтвердили эффективность указанной технологии и возмож­ ность ее применения в условиях производства

Отличительной особенностью массивных заготовок иэ ферромаг­ нитного порошка является неоднородность их структуры, связанная с наличием пористости и появлением градиентов плотности материала, обусловленных трением частиц порошка между собой и стенками прессформы. Неоднородность структуры материала обусловливает зависи­ мость электромагнитных характеристик спеченного материала от пространственных координат, что, как показали исследования, необ­ ходимо учитывать при расчетах магнитных полей и характеристик электрических машин.

Для учета неоднородности структуры материала разрасо* а.на ма­

ности вихревых токов возникающих в массиве порошкового материала и электромагнитного усилия, действующего на него.

Расчет электромагнитного поля и рабочих характеристик трех­ фазного асинхронного двигателя обращенной конструкции с ферромаг­ нитным массивным ротором из порошкового материала показал, что неучет неоднородности структуры его материала может явиться источником весьма существенных погрешностей. Так, в нашем случае даже для относительно короткого ротора (отношение длины ротора к его диаметру составляло 0,89) погрешность расчета момента достига­ ла 32 %. Для более длинных роторов неоднородность материала прояв­ ляется в большей степени и погрешности расчета могут достигать не­ допустимо больших значений.

ПРОДОЛЬНЫЙ КРАЕВОЙ ЭФФЕКТ В ЛИНЕЙНОМ ШАГОВОМ ДВИГАТЕЛЕ

К. т. н. Л. Г. Сидельников (ПГТУ)

Одним из важных параметров линейного шагового двигателя (ЛЩД) является точность позицирования. Точность позицирования двигателя в разомкнутой системе электропривода во многом определяется ка­ чеством изготовления его электропривода и обмоток. Кроме того, на указанный параметр оказывает влияние несимметричность питающих напряжений по фазам вследствие неидеальности характеристик комму­ татора.

Характерной особенностью ЛЩД является разомкнутось его магнитопровода. Очевидно, что для идеального магнитопровода с магнитной проницаемостью, равной бесконечности, эта особенность ЛЩД не ока­ зывает влияния на точность позицирования. Однако реальный магнитопровод обладает конечной проницаемостью, вследствие чего при его глубоком насыщении происходит падение магнитного потенциала вдоль ярма двигателя. Так как магнитная система ЛЩД относительно возбуж­ денных полюсов несимметрична, то магнитные потоки через них стано-

вятся разными, в чем и заключается явление продольного краевого эффекта в статическом режиме работы двигателя. Последнее оказывает существенное влияние на точность позицирования ЛЩЦ, что было подтвержено экспериментально. Для учета этого эффекта на характеристи­ ки двигателя разработана расчетная модель ЛЩД с продольным полем. Выполнен анализ конструкции ЛЩЦ с целью определения степени влия­ ния продольного краевого эффекта на их характеристики.

СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ МНОГОФАЗНОГО ШАГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

К.т. н. Л. Г. Сидельников (ПГТУ)

В расчетах характеристик линейного шагового электродвигателя необходим учет насыщения стали магнитопровода. Для этой цели была разработана магнитная схема замещения многофазного линейного шаго­

сопротивления участков рассматриваются сосредоточенными. По второму варианту поле в зазоре рассчитывается с помощью метода конечных элементов, что позволяет учесть потоки пазового рассеяния.

Алгоритм расчета схемы замещения дает возможность определить ее параметры для двигателя практически с любым числом фаз и полюс­ ных делений. Разработанная методика может использоваться в расче­ тах характеристик ЛЩЦ с различными законами коммутации фаз, в том числе с учетом продольного краевого эффекта. Система управлений, описывающих схему замещения, имеет трехдиагональную структуру ко­ эффициентов, что позволяет использовать в расчетах наиболее эффек­ тивный метод прогонки.

РАСЧЕТ СТАТИЧЕСКОГО УСИЛИЯ ЛИНЕЙНОГО ШАГОВОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Кт.н. Л Г. Седельников (ПГТУ)

Расчет статического усилия линейного шагового двигателя (ЛЩЦ) является одним из важных этапов проектирования этого типа машин. Если магнитная проницаемость стали магнитопровода достаточно вели­ ка, то статическое усилие пропорционально производной проводимости зазора по перемещению. Поэтому задача сводится к определению, зако­ на изменения проводимости зазора на зубцовом делении. С достаточ­ ной для практики точностью при слабом насыщении стали падение маг­ нитного потенциала в магнитопроводе может быть учтено неразветвленной схемой замещения. При этом магнитная цепь охватывает только возбужденные полюса машин. В дальнейшем падение магнитного потен­ циала в магнитопроводе приводится к зазору, т. е. косвенно подвер­ гается дифференцированию.

Цри глубоком насыщении стали через невозбужденные полюса ма­ шины вследствие падения магнитного потенциала в ярме появляются магнитные потоки, соизмеримые с потоками главной цепи. Эти потоки пропорциональны эквивалентным магнитодвижущим силам (МДС), прило­ женным на каждом зубцовом делении ЛЩЦ. В этом случае статическое усилие имеет две составляющие: одна пропорциональна произведению МДС и производной соответствующего магнитного потока по перемеще­ нию, а другая - произведению потока на производную МДС по переме­ щению. Эти велечины могут быть определены с помощью полной схемы замещения ЛЩЦ. Статическое усилие рассчитывается как сумма усилий на зубцовых делениях двигателя с учетом знака Однако при расчетах ЛЩЦ путем непосредственного решения уравнений электромагнитного поля численными методами такой подход не оправдан.

Так как при решении задачи на основе уравнений электромагнит­ ного поля определяются индукция и напряженность в кащдой точке расчетной области, то статическое усилие целесообразно рассчиты­ вать с помощью Максвеллова тенэора натяжения: При известных допу­ щениях расчет сводится к определению интеграла по поверхности, ле­ жащей на бесконечно малом расстоянии от магнитопровода в зазоре. Указанные подходы реализованы применительно к двухмерной расчетной модели ЛЩЦ.