CC BY
33
№ 3 (60)
Aunî
TE)
7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
март, 2019 г.
ЭНЕРГЕТИКА
ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ТОКА ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ИСТОЧНИКАМИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Махсудов Мохирбек Толибжонович
докторант, Андижанский машиностроительный институт,
Узбекистан, г. Андижан E-mail: [email protected]
Анарбаев Мухиддин Алманович
зав. кафедрой «Электроэнергетика», Джизакский политехнический институт,
Узбекистан, г. Джизак
Сиддиков Илхомжон Хакимович
проф., Андижанский машиностроительный институт,
Узбекистан, г. Андижан E-mail: [email protected]
ELECTROMAGNETIC CURRENT CONVERTERS FOR CONTROLLING THE SOURCES
OF REACTIVE POWER
Mokhirbek Makhsudov
Postdoctoral Student, Andijan Machine-Building Institute,
Uzbekistan, Andijan
Anarbaev Mukhiddin
Head of the Department «Electric Power», Jizzakh Polytechnic Institute,
Uzbekistan, Jizzakh
Ilkhomjon Siddikov
Professor, Andijan Machine-Building Institute,
Uzbekistan, Andijan
АННОТАЦИЯ
В данной работе приведены результаты исследования электромагнитных элементов контроля реактивной мощности электроэнергии систем электроснабжения. Проанализировано распределение магнитного потока в магнитной системе преобразования электромагнитного преобразователя - датчика сигнала, т. е. процесс преобразования первичного электрического тока электроэнергии системы электроснабжения в выходной электрический сигнал (напряжение), удобный для приема и обработки.
ABSTRACT
In the given article presents a results of research of electromagnetic elements of control of the reactive power of electricity in power supply systems. Analyzed the distribution of magnetic flux in the magnetic conversion system of the electromagnetic transducer - signal sensor i.e. the process of converting the primary electric current of the electric power system of the power supply system into an output electrical signal (voltage) convenient for reception and processing.
Ключевые слова: электромагнитный преобразователь, сигнал, ток, напряжение, характеристики, реактивная мощность, системы электроснабжения.
Keywords: electromagnetic converter, signal, current, voltage, characteristics, reactive power, power supply systems.
Библиографическое описание: Махсудов М.Т., Анарбаев М.А., Сиддиков И.Х. Электромагнитные преобразователи тока для управления источниками реактивной мощности // Universum: Технические науки : электрон. научн. журн. 2019. № 3(60). URL: http://7universum.com/ru/tech/archive/item/7095
№ 3 (60)
7universum.com
UNIVERSUM:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
В настоящее время обеспечение бесперебойной работы электрооборудования требует большого внимания к совершенствованию первичных элементов преобразования сигнала о работе источников и потребителей систем электроснабжения.
При обеспечении бесперебойного электроснабжения особое внимание уделяется первичным информационно-измерительным средствам алгоритмов и программного обеспечения, моделей управления источниками реактивной мощности электроснабжения, связанных с величинами и параметрами стабильности, устойчивости, достоверности контроля и управления. Проблема разработки и внедрение преобразователей сигнала - датчиков процесса управления источниками систем электроснабжения на основе цифровой технологии - считается одной из важных задач.
Аназиз показал, что исследование первичных элементов системы управления источниками реактивной мощности позволяет увеличить возможности разработки новых конструкций на основе цифровой технологии. Применение специальных чувствительных элементов обеспечивает
унифицированные значения и выходного тока (100 мА), и напряжения (20 В), создает условия для использования цифровой техники контроля, защиты и управления источниками реактивной мощности [1-3].
март, 2019 г.
Преобразование первичного электрического тока - основная величина электроснабжения, в основном на основе электромагнитных явлений, поэтому в настоящее время весьма оптимальными являются электромагнитные преобразователи сигнала о первичном токе в выходной сигнал в виде вторичного напряжения для контроля и управления [4; 5].
Широкое применение первичных электромагнитных преобразователей тока с высокой точностью, линейностью выходных характеристик, унифицированными выходными величинами, расширенными спектрами преобразуемых величин ограничено из-за недостаточного формирования принципов построения, методов расчета и проектирования распределенных магнитных систем преобразователей тока [4; 5; 8].
Результаты исследования показали, что электромагнитные первичные преобразователи с распределенными магнитными параметрами при управлении реактивными источниками электроснабжения полностью соответствуют требованиям по критерию чувствительности, оперативности, надежности и точности. Графовая модель процесса преобразования магнитного потока в магнитопроводе с распределенными параметрами представлена на рис. 1.
Рисунок 1. Графовая модель процесса преобразования
На основе графовой модели можно исследовать Фму-, Ф^и-, Ф^21-, Фх.о-, Фgl- магнитные потоки, проходящие между магнитным стержнем и воздушным зазором, и^10-и^1п-и^20-и^2п-магнитодвижущие силы, 0^1-0^б-магнитные проводимости воздушного зазора, Лии.-Л^-магнитные сопротивления верхней и нижней частей стержней магнитопровода.
Графовая модель магнитной цепи преобразования первичного электромагнитного преобразователя позволяет определить значения магнитодвижущих сил в узлах графовой модели, представляющих следующие аналитические выражения [7]:
U — U U — U
R
— UMnGM1 - 0;
ц12
U — U U — U
U M15GM5 - 0;
R
ц14
R
ц15
U — U
u^15 U^16 — U - 0.
fj.16 ц6
R
^15
(1)
Магнитные потоки в каждом из участков преобразования определяются на основе следующего выражения:
№ 3 (60)
март, 2019 г.
и - и
ф _ ^л рп+\
/ж
я..
На основе выражений (1) и (2) определяется взаимосвязь магнитодвижущей силы первичного элек-(2) тромагнитного преобразователя ии=Дп) (а) и магнитного потока Фи=Дп) (б) в зависимости от количества участков разбиения цепи преобразования - п (рис. 2).
1 1 3
4
а)
17^5 17,3
17.2
~ . 2
3
4
б)
6 п-й
Рисунок 2. Графики зависимости магнитодвижущей силы (а) и изменения магнитного потока (б) в зависимости от количества участков разбиения цепи преобразования - п
Как видно из графиков зависимости магнитодвижущей силы (а) и изменения магнитного потока (б) в зависимости от количества участков разбиения цепи преобразования - п, с изменением геометрических размеров - параметров датчика (1 - 50 мм, 2 - 40 мм, 3 - 30 мм, 4 - 20 мм) изменяются величины магнитодвижущих сил и значения магнитных потоков. Кроме того, когда количество участков разбиения графовой модели п = 6, точность расчета магнитного потока электромагнитного преобразователя с распределенными параметрами повышается на 0,68-1,55% [4].
Исследования показали, что при увеличении воздушного зазора магнитопровода 4.3 значение выходного напряжения иэвьх резко уменьшается (рис. 3). В результате исследования доказано, что если воздушный зазор чувствительного элемента и количество витков в нем соответственно равны: 1ч.э=0,002 -г 0,003 м и ^ч.в=15 -г 16, то обеспечивается нормированное значение выходного напряжения ин=20 В (рис. 4).
IV в «,¥ II,К 11,7 ll.fi
11,4 11,3 11,1 <1,1 и
1 \
нечетые р(и_1Ы11ь!"--». - ;
41*1
21X1
ИХ!
II и,ш ода ода ода ода ода 1.1 (ш)
•
практические |И),.1Ь1а1ы У
|1ГТУЛ1.Т*ГЫ
1П
15
1*14, ни г
Рисунок 3. Статические характеристики при изменении воздушного зазора
Рисунок 4. Зависимость выходного напряжения от количества витков
Среднеквадратическая погрешность электромагнитного преобразователя с распределенными параметрами определяется на основе: 1. 1э1^и, - погрешность преобразования, т. е. §1=0,2 (±0,2% - от
первичного номинального значения); 2.
52=0,1 и 3. Ф, ^ иэ2, т. е. 5з=0,1.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
и, ^Фи, т.е.
1. Применение модели с распределенными параметрами повысило точность расчета сигнала управления на 0,68-1,55% при адаптивном управлении гибридными источниками реактивной мощности.
2. Проведенные на основе графовой модели эксперименты обеспечили унифицированное значение выходного сигнала (ток - 100 мА, напряжение - 100
№ 3 (60)
В) при установке величины воздушного зазора маг-нитопровода, равного 0,002-0,003 м, и витков чувствительного элемента, равного 15-16 виткам.
3. Устойчивое значение выходного сигнала управления относительно входного сигнала достигнуто в интервале времени 0,03-0,04 сек. после включения первичного электромагнитного
март, 2019 г.
преобразователя тока во вторичное напряжение (по стандартным требованиям данное время не должно превышать 0,1 сек.). При этом суммарная погрешность датчика составила Л=0,49 (данная погрешность должна быть Л<0,5).
Список литературы:
1. Патент РУз. № 04475. Преобразователь тока в напряжение / С.Ф. Амиров, Р.К. Азимов, И.Х. Сиддиков и др. // Расмий ахборотнома. - 2012. - № 2.
2. Патент РУз. № 04907. Преобразователь тока в напряжение / Р.К. Азимов, И.Х. Сиддиков, М.Ж. Курбанова и др. // Расмий ахборотнома. - 2014. - № 6.
3. Плахтиев А.М. Преобразователи электрических и неэлектрических величин с распределенными параметрами. - Ташкент: ТашПИ, 1978. - 50 с.
4. Правила устройства электроустановок (ПУЭ) (Официальное издание) / Б.Х. Гуломов, А.Г. Салиев, Б.Т. Ташпулатов и др. - Ташкент: ГИ Узгосэнергонадзор, 2007. - 450 с.
5. Сиддиков И.Х., Хакимов М.Х., Сиддиков О.И. Исследование элементов и устройств релейной защиты и автоматики, соответствующих принципам ресурсосбережения // АСТИНТЕХ-2007: Тез. докл. Всерос. конф. (18-20 апреля 2007). - Астрахан, 2007. - С. 62-63.
6. Сиддиков И.Х., Хужаматов Х.Э. Программное обеспечение для выбора номинального значения мощности источников реактивной электроэнергии // № DGU 05354 Агентство по интеллектуальной собственности РУз. - Ташкент, 01.05.2018.
7. Krontiris E., Hanitch R., Paralika M., Rampias I., Stathais E., Nabe A., Kadirov T.M., Khashimov A.A., Karimov Kh.G., Sitdikov R.A., Shaislamov A.Sh., Yusupov B., Gayibov T.Sh., Siddikov I.Kh., Tulaganov M.M., Badalov A.A. Energy Management Training in Uzbekistan. The final report of the Project EC T JEP-10328 - 97. TU-Berlin (Germany), TEI-Athens (Athens, Greece), TashGTU (Tashkent, Uzbekistan), 1997-2001. 234 р.
8. Siddikov I.Kh., Khakimov M.Kh., Anarbaev M., Bedritskiy I.M., Research of the electromagnetic transducers of the primary current to secondary voltage. Science and Education. Materials of the II International Research and practice conference. Vol. I, Publishing office of «Vela Verlag Waldkraiburg», Munich, Germany, Decembеr, 18-19, 2012. P. 222-225.
