CC BY
13
16
НАУКА И ТЕХНИКА КАЗАХСТАНА
И УДК621.36:621.317.353
? ВЛИЯНИЕ НА СЕТЬ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ •¿ УСТАНОВОК И УСТАНОВОК
ИНФРАКРАСНОГО НАГРЕВА С ПИТАНИЕМ ТОКОМ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ
Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына, С.Ф. Крутоус, Г.Ф. Бойко
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Макрлада газоразрядты ирндыргылар мен курделi mypdeei токпен lili крректенгтт инфрак/ызыл уыэдыреыш крндыргьиарды курдем mypdeei токпен ;' крректаетш режимге квиирубарысындагы э.вктр энергиясыньщ сапасы щралады.
В статье рассматриваются вопросы качества электрической энергии в питающей сети при переводе газоразрядных установок и установок инфракрасного нагрева в режим с питанием током сложной формы.
The article regards the issues of the electric energy quality in the power supply circuit under the transfer of gas-discharge units and units of infra-red heating to the conditions of compound form currents power supply.
Анализ влияния токов сложной формы (ТСФ) с постоянной составляющей на электрические и теплофизические параметры газоразрядных установок (дуговых сталеплавильных печей малой и средней емкости) представлен в [1]. Влияние на сеть электротехнологических установок (ЭТУ) с питанием ТСФ с постоянной составляющей (выпрямленным током с регулируемой по форме переменной составляющей) рассмотрено в [2]. Однако для питания установок инфракрасного нагрева и газоразрядных установок высокого и низкого давлений (ВД и НД) используется так же ток сложной формы без постоянной составляющей [3,4].
В [5,6] доказана эффективность получения ТСФ путем искажения формы питающего тока. Эта идея реализуется путем включения в источник питания либо управляемого тирисгорного блока, либо дроссельного элемента, позволяющих получать ТСФ требуемого спектрального состава с эффективно воздействующими частотами в диапазоне 100ч1000Гц за счет искажения формы питающего тока изменением угла открытия тиристоров, либо тока в обмотке управления (рис. 1 а-в). Однако использование ТСФ в элекг-рогехналогии связано с проблемой качества электроэнергии в питающей сети.
В работе рассмотрено влияние режимов работы ЭТУ с питанием ТСФ без постоянной составляющей на качество электроэнергии в питающей сети.
В лабораторных экспериментах в качестве источника питания выбран трансформаторный агрегат, состоящий из трансформатора типа ОСМ-2,5 УХЛЗ Sht=2,5kBA, /н=50(60)Гц (ИА Ж.671111.105ТУ) с напряжением на высокой и низкой стороне 220/ 110В, а также однофазного дросселя, используемого для искажения формы тока изменением тока управления. Трансформатор имеет на первичной стороне контактные зажимы АХ,, АХ,, АХ,, которые позволяют посредством переключения без возбуждения изменять напряжение от 231 до 220В подобно устройствам ПБВ (или РПН) Изготовитель трансформатора - ОАО холдинговая компания «Электрозавод» г. Москва.
В качестве установок инфракрасного нагрева были выбраны температурные излучатели мощностью 75ч300Вт, позволяющие наглядно оценить эффективность работы электроприемника по уровню создаваемой освещенности.
Параметры сети исследованы в сравнении двух режимов:
- обычном (при питании электротехнологической установки от источника синусоидального напряжения частотой 50Гц);
- новом (с питанием током сложной формы без постоянной составляющей).
Для измерения электрических параметров сети и нагрузки использовали анализатор качества электрической энергии «ANALYST 2060» (фирма «LEM NORMA GMBH», Австрия, сертификат AT С.34.001.А №17257, действителен до 01.04.2009г.), соответствующий стандартам по электробезопасности и электромагнитной совместимости (IEC 1010-1 1992-09, BSE №61326: 1998). Измерение освещенности выполнено в соответствии с нормативной документацией по ГОСТ-24940-96 «Методы измерения освещенности» люксметром типа «Аргус-12».
В экспериментах напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора, поддерживали на уровне 231 В (включены зажимы АХ). Для обычного и нового режимов выполняли осциллографирование напряжения в питающей сети и анализ спектрального состава его формы. На рис. 2 а-в представлены осциллограммы питающего напряжения за время 2, 4, 10 и 50мс в сравнении для обычного и нового режимов с различным подмагничиванием дросселя при мощности температурного излучателя 75Вт. На рис.3 а-в показаны спектры гармоник, соответствующие этим режимам. Соответственно в табл. 1 даны амплитуды высших гармоник для сравниваемых режимов.
Как показал анализ осциллограмм питающего напряжения, снятых за время 50 мс, форма синусоиды питающего напряжения искажена даже в обычном режиме работы трансформатора. В спектре питающего напряжения (рис.За) содержатся высшие гармоники. Уровень нелинейных искажений при этом составил 1,2%.
Таблица 1
Амплитуды гармоник, %
Номер гармоники Обычный Новый режим
режим (минимальное (максимальное
подмагничивание) подмагничивание)
2 0,045 0,030 0,069
3 0,632 0,727 0,773
4 0 0,034 0,031
5 0,653 0,581 0,707
6 0,011 0,019 0,027
7 0,367 0,335 0,330
8 0,017 0 0
9 0,577 0,636 0,610
10 0 0 0,022
11 0,229 0,271 0,226
12 0 0 0,012
13 0,156 0,074 0,124
14 0,034 0 0
15 0,146 0,117 0,165
16 0,005 0,003 0
17 0,023 0,049 0,119
18 0 0,021 0
19 0,024 0,044 0,060
20 0,024 0 0,023
21 0,108 0,116 0,071
22 0 0 0
23 0,080 0,050 0,109
24 0 0 0
25 : 0,022 0,031 0,062
В новом режиме, при искажении формы напряжения на нагрузке дросселем насыщения, форма синусоиды питающего напряжения не ухудшилась (рис.2б, в). Спектральный состав напряжения в питающей сети практически не изменился. Амплитуды высших гармоник то же не изменились. Значения коэффициента нелинейных искажений при этом составили 1,2 и 1,3 %.
Анализ осциллограмм показал, что форма питающего напряжения в новом режиме, состав и амплитуды гармоник такие же, как для обычного режима работы. При этом освещенность, создаваемая температурным излучателем мощностью 75 Вт, составила в обычном режиме 7,5 лк, а в новом с питанием ТСФ без постоянной составляющей -15,5 лк. При мощности излучателя 100 Вт значение освещенности для сравниваемых режимов было равно 10,5 и 21,5 лк соответственно.
Аналогичные результаты получены при исследовании осциллограмм и спектров гармоник для газоразрядных установок ВД и НД.
Таким образом, работа установок инфракрасного нагрева и газоразрядных установок ВД и НД в новом режиме с питанием ТСФ без постоянной составляющей не оказывает негативного влияния на питающую сеть - не вызывает дополнительного искажения формы синусоиды питающего напряжения. При этом освещенность, создаваемая температурными и разрядными излучателями, возрастает практически в полтора - два раза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Миронов Ю.М., Миронова А.Н. Сравнительный анализ применения различных родов тока на ДСП // Сталь, 1996, № 11 С. 27-30.
2. Птицына Е.В. Влияние на электрическую сеть электротехнологических установок с питанием током сложной формы. // Электротехника, 2001, № 8. С. 11-15.
3. Кувалдин А.Б., Птицына Е.В. Использование токов сложной формы с целью повышения эффективности установок для освещения и инфракрасного нагрева Сборник докладов Srodkowoeuropej ska IV Konferecja Naukowo-Techniczna (IV MSKAE 2001) "Metody i Systemy Komputerowe w Automatice i Elektrotechnice" Czestochowskiej, 2001.180-182 c.
4. Кувалдин А.Б., Птицына E.B. Электрические и акустические эффекты в оптических излучателях с питанием током сложной формы Сборник докладов Srodkowoeuropejska V Konferencja Naukowo-Techniczna (V MSKAE 2003) «Metody i Systemy Komputerowe w Automatice i Elekrotechnice». Czestochowskiej, 2003.
5 Untersuchung und Anwendung von dem nichtsinusformigen Strom in den Elektrolysenanlagen A. Kuvaldin, F. Bojko, E. Ptitzyna. 40. Internationales Wissenschaftliches Kolloqvium. 18 - 21.09.1995. Band 3.- Technische Universität Ilmenau, 1995, 183 - 188 c.
6. Boiko F.K., Kuvaldin A.B., Ptitsyna E.V. Zum Betrieb kleiner Stahlschmelz-Lichtbogenufen mit nichtsinusfurmigem Strom - Einfluss auf die Lichtbogenstabil ittt / Workshop Elektroprozesstechnik - Erwjnnen und Schmelzen mit elektrothermischen und alternativen Verfahren. Tagungsband. Technische Universitut Ilmenau. 21.-24. Sept. 2004.
