CC BY
31
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ, СОДЕРЖАЩИЕ НЕЛИНЕЙНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ И МЕТОДЫ ИХ РАСЧЁТА Жабборов Т.К.1, Насретдинова Ф.Н.2, Бойназаров Б.Б.3, Эргашев К.Р.4 Email: [email protected]
1Жабборов Тулкин Камолович - заведующий кафедрой;
2Насретдинова Феруза Набиевна - старший преподаватель;
3Бойназаров Бекзод Бахтиёрович - ассистент; 4Эргашев Комил Равшан угли - ассистент, кафедра электроэнергетики, Ферганский политехнический институт, г. Фергана, Республика Узбекистан
Аннотация: в этой статье рассмотрены проблемы качества электрической энергии и электромагнитной совместимости (ЭМС) различных типов электрооборудования. Это обусловлено тем, что из-за роста установленной мощности нелинейных и несимметричных нагрузок на промышленных предприятиях увеличивается уровень электромагнитных помех в сетях как предприятий, так и энергосистем. Эти помехи существенно влияют как на силовые электроустановки, так и на системы автоматики, телемеханики и релейной защиты. Поэтому обработку данных необходимо производить методом статистического анализа случайных дискретных величин.
Ключевые слова: электромагнитной совместимости, помехи, автоматиеское регулирование, прогнозироваания, изменение напряжения.
ELECTRIC CHAINS CONTAINING NONLINEAR ELEMENTS AND METHODS FOR THEIR CALCULATION Jabborov T.K.1, Nasretdinova F.N.2, Boynazarov B.B.3, Ergashev K.R.4
'Jabborov Tulkin Kamolovich - Head of the Department;
2Nasretdinova Feruza Nabievna - Senior Lecturer;
3Boynazarov Bekzod Bakhtiyorovich - Assistant; 4Ergashev Komil Ravshan ugli - Assistant, DEPARTMENT OF ELECTRIC POWER, FERGHANA POLYTECHNIC INSTITUTE, FERGHANA, REPUBLIC OF UZBEKISTAN
Abstract: this article discusses the problems of the quality of electric energy and electromagnetic compatibility (EMC) of various types of electrical equipment. This is due to the fact that due to the increase in the installed capacity of nonlinear and asymmetric loads at industrial enterprises, the level of electromagnetic interference in the networks of both enterprises and power systems increases. These interferences significantly affect both power installations and automation, telemechanics and relay protection systems. Therefore, data processing must be performed by the method of statistical analysis of random discrete quantities.
Keywords: electromagnetic compatibility, interference, automatic regulation, forecasting, voltage change.
В последние годы уделяется особое внимание проблеме качества электрической энергии и электромагнитной совместимости (ЭМС) различных типов электрооборудования. Она обсуждалась на различных научных конференциях, в специализированных научно-производственных журналах и работах. Это обусловлено тем, что из-за роста установленной мощности нелинейных и
несимметричных нагрузок на промышленных предприятиях увеличивается уровень электромагнитных помех в сетях как предприятий, так и энергосистем. Эти помехи существенно влияют как на силовые электроустановки, так и на системы автоматики, телемеханики и релейной защиты [1].
Необходимо располагать вероятностью совместного появления исследуемых параметров для оценки условий работы оборудования электрических сетей, а также иметь сведения о протекании процессов во времени. Поэтому обработку данных необходимо производить методом статистического анализа случайных дискретных величин. Попытки построения статистических моделей оценки качества функционирования систем автоматического регулирования напряжения, с точки зрения разработчиков, также позволяют более точно прогнозировать уровни и характер изменения напряжения [2].
Расчёты показывают, что для анализа и планирования качества напряжения в распределительных сетях в большинстве случаев оказывается достаточным знания числовых характеристик: функции математического ожидания, функции дисперсии и корреляционной функции для случайного процесса изменения напряжения. С помощью метода расчёта несинусоидальных режимов электрических сетей методом узловых потенциалов можно рассчитать уровни высших гармоник практически во всех электрических сетях [3].
Для расчёта уровней высших гармоник в системах электроснабжения промышленных предприятий возможно применение частотных методов, основанных на применении передаточных функций и частотных характеристик. Эти методы разработаны на типовых схемах электроснабжения, где для них составляются операторная схема замещения и записываются в общем виде выражения передаточных функций по току и напряжению между характерными узлами и ветвями схемы. Данный метод не является универсальным, так как все расчёты сложны в математическом плане и не все схемы электроснабжения соответствуют типовым. Кроме этого, в расчетах вводится ряд допущений, которые негативно сказываются на точности результата (погрешность в некоторых случаях может составлять 15-20%, что является неприемлемым).
Известны два основных подхода к расчету высших гармоник тока в системах электроснабжения (СЭС). Один из них основан на решении системы нелинейных дифференциальных уравнений, описывающей электромагнитные процессы в вентильных преобразователях. На основе этого решения определяются кривые токов и напряжений. В настоящее время теория цепей располагает большим количеством аналитических и не аналитических методов расчёта цепей с вентилями. Разработано множество методов численного решения нелинейных дифференциальных уравнений таких, как методы Тейлора, Эйлера, Рунге, Адамса. Эти методы применимы к уравнениям 1-го порядка, а уравнения, порядок которых выше 1-го, сводятся к системе уравнений 1-го порядка. С использованием ЭВМ численные методы расчёта высших гармоник тока и напряжения приобретают огромное значение.
Одним из основных инструментов решения задачи обеспечения ЭМС в СЭС является математическое моделирование. Несомненно, проведение экспериментов, также является важной составляющей при решении вопросов ЭМС, так как только эксперимент позволяет оценить фактическое состояние в СЭС до и после проведения оптимизаций условий ЭМС. Но в силу высоких затрат, как физических так и материальных, по проведению эксперимента, задачи оптимизации обычно возлагаются на математическое моделирование. Наиболее простыми, отработанными и широко применяемыми являются методы определения условий ЭМС, основанные на анализе результатов расчёта установившегося режима работы исследуемой электрической сети. Такой режим может быть получен, например, путем решения дифференциальных уравнений описывающих трёхфазную электрическую сеть с нелинейными элементами. Тем не менее, существенные ограничения на размеры
исследуемых схем накладывают высокая трудоёмкость подготовки исходных данных и обработки полученных результатов.
Наиболее перспективным для расчёта установившегося режимов, является метод гармонического баланса, обеспечивающий учёт взаимовлияния нелинейного элемента и питающей сети, автоматический учёт фазировки векторов высших гармоник, а также, позволяющий предельно упростить учёт частотных зависимостей параметров элементов СЭС. Общая идея этого метода состоит в представление всех переменных нелинейных дифференциальных уравнений усечёнными рядами Фурье и подстановке их в исходные дифференциальные уравнения. В результате получается нелинейная система алгебраических уравнений относительно компонентов векторов гармоник исходных переменных, которая решается итерационным способом. Этот метод, как показала практика, эффективен в тех случаях, когда временные зависимости режимных величин могут быть апроксимированы сравнительно небольшим числом гармоник [4 - 6].
Список литературы /References
1. Пономаренко О.И, Холиддинов И.Х. Автоматизированная система анализа и управления качеством электроэнергии на предприятиях электрических сетей // Автоматизация и IT в энергетике, 2017. 7. 46-50.
2. Жалолиддинова Н.Д., Исмоилов И.К., Гофурова А.Б., Сайдалиева Д.Н. Жалолиддинова Н.Д., Исмоилов И.К., Гофурова А.Б., Сайдалиева Д.Н. Система аскуэ (автоматизированная система контроля и управления энергопотреблением) // Вестник науки и образования, 2019. № 14 (68). Часть 2. 24-26.
3. Деменков Н.П. Статистическая динамика систем управления. Москва, 2017.
4. Uzbekov M.O., Abbasov E.S. Efficiency of Heat Exchange of a Solar Air Collector with a Light-Absorbing Surface Made of Stainless Steel Shavings // International Journal of Advanced Research in Science, Engineering and Technology. Vol. 5. Issue 2. February, 2018.
5. Abbasov Yo.S., UzbekovM.O. Studies efficiency solar air collector // Austrian journal of technical and natural sciences. № 7-8, 2016.
6. Узбеков М.О., Туйчиев З.З., Бойназаров Б.Б., Турсунов Д.А., Халилова Ф.А. Исследование термического сопротивления солнечного воздухонагревателя с металлической стружкой // Энергосбережение и водоподготовка. № 4 (120), 2019. Август.
