Испытания стенда для исследования влияния электроприемников на качество электроэнергии и рекомендации по его совершенствованию Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.316.004.12.001.76

ИСПЫТАНИЯ СТЕНДА ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ НА КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ЕГО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ

© 2017 г. В.Е. Большев, А.В. Виноградов

Цель статьи - выявление недостатков стенда и представление рекомендаций по его совершенствованию. Качество электрической энергии является важным фактором, влияющим на энергоэффективность и надежность электрооборудования. Одним из методов повышения КЭ является корректировка стоимости электроэнергии в зависимости от её качества, уровня и источника искажения, подразумевающая применение добавочных коэффициентов при расчете стоимости электроэнергии. Для точного определения коэффициентов необходимо знать, как искажения, вносимые одними потребителями, влияют на КЭ других потребителей, подключенных к той же точке общего присоединения. Для решения вышепоставленной задачи разработан стенд для исследования влияния электроприёмников на КЭ. Описана схема проводимых экспериментов на стенде для исследования влияния электроприёмников на качество электроэнергии. Проанализированы полученные данные и произведен расчёт ожидаемых результатов, что показало отличие ожидаемых значений от фактических. Было выявлено, что эта разница получилась из-за недостаточной мощности нагрузки, подключенной к контрольному блоку, что привело к небольшим значениям погрешностей, входящих в погрешность прибора. По результатам сделанной работы были приведены рекомендации по совершенствованию стенда и повышению качества проводимых на данном стенде экспериментов: использование анализатора, позволяющего проводить параллельное измерение качества электрической энергии в двух точках электрической сети; увеличение времени проведения эксперимента для каждого сочетания факторов; использование анализаторов с функцией осциллографа; увеличение мощности нагрузки, подключенной к контрольному блоку; повышение мощности источника искажения качества электроэнергии. Таким образом, стенд для исследования влияния электроприёмников на КЭ показал свою работоспособность, хотя и требует существенных доработок как в плане самого устройства стенда, так и в плане проводимых на нём опытов.

Ключевые слова: электроэнергия, показатели качества электроэнергии, колебание напряжения, стенд, искажения, моделирование, эксперимент, анализатор.

The purpose of this article is to identify the disadvantages of the stand and provide recommendations for its improvement. The quality of electrical energy is an important factor affecting the energy efficiency and reliability of electrical equipment. One of the methods of increasing the electric energy quality is to adjust the cost of electricity, depending on its quality, level and source of distortion, implying the application of additional coefficients in calculating electricity cost. To accurately determine the coefficients, it is necessary to know how the distortions introduced by some consumers affect the electric energy quality of other consumers connected to the same point of common connection. To solve the above task, there was designed stand for studying the effect of electric receivers on the electric energy quality. There is described the scheme of experiments conducted at the stand to study the influence of electric receivers on the electricity quality. The data are analyzed and the expected results are calculated, which revealed the difference between the expected values and the actual ones. It was found out that this difference was caused by the insufficient power of the load connected to the control unit, which led to small values of error entering the instrument error. Basing on the results of the fulfilled work, there were made recommendations on improving the stand and increasing the quality of experiments conducted at this stand of experiments: the use of an analyzer that allows parallel measurement of the electrical energy quality at two points in the electrical network; increase of the experiment time for each combination of factors; application of analyzers with oscilloscope function; increase of the load power connected to the control unit; increase in the power source of the distortion of the electrical energy quality. Thus, the stand for the studying influence of electric receivers on the electrical energy quality has shown its efficiency, although it requires significant modifications, both in terms of the device itself, and in terms of the experiments conducted on it.

Keywords: electric power, electrical energy quality indicators, voltage fluctuation, stand, distortion, simulation, experiment, analyzer.

Введение. Под качеством электроэнергии (КЭ) понимают совокупность ее свойств, определяющих воздействие на электрооборудование, приборы и аппараты и оцениваемых показателями качества электроэнергии (ПКЭ) [1]. Качество электрической энергии является важным фактором, влияющим на энергоэффективность и надежность электрооборудования. Так,

снижение КЭ приводит к электромагнитным и технологическим потерям: сокращению срока службы оборудования, увеличению потерь электроэнергии и изменению производительности механизмов, в работе которых используются электродвигатели. Кроме коммерческих потерь КЭ [2] может влиять непосредственно или косвенно на здоровье людей. Так, например,

фликер напрямую влияет на самочувствие человека, вызывая утомление зрения, ухудшение настроения, головную боль и другие негативные эффекты [3]. А в медицинских учреждениях некачественная электроэнергия может привести к выходу из строя медицинских аппаратов (в хирургических операционных, отделениях интенсивной терапии и т.д.), что может повлечь осложнение здоровья пациентов и даже летальный исход [4, 5].

Все показатели и нормы КЭ в точках передачи электрической энергии пользователям электрических сетей регламентируются стандартом ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. На практике требования ГОСТа не всегда исполняются, что зависит не только от технических возможностей участников энергетического рынка [6, 7], но и от их экономической заинтересованности в соблюдении норм КЭ [8]. Одним из методов повышения экономической заинтересованности является корректировка стоимости электроэнергии в зависимости от её качества, уровня и источника искажения [9]. Подразумевается применение добавочных ко-

эффициентов при расчете стоимости электроэнергии: понижающие, если виновником является энергоснабжающая организация, и повышающие, если виновник искажения - сам потребитель [10, 11]. В статьях [12] приведен способ регулирования КЭ в зависимости от вида искажения и его уровня, который учитывает отклонение ПКЭ от нормативного уровня у каждого конкретного потребителя. Авторы предлагают использовать счетчик электрической энергии с функцией определения искажения КЭ, который определяет уровень отклонения ПКЭ, и с помощью блока обработки информации производится выбор технических средств повышения КЭ и уровень необходимой корректировки.

Однако не совсем ясно, как искажения, вносимые одним потребителем, влияют на КЭ других потребителей, подключенных к той же точке общего присоединения (ТОП). Возможна ситуация (рисунок 1), когда искажения, внесенные одним потребителем (например, провалы напряжения при несанкционированном использовании сварочного аппарата потребителем Б1, показанным на рисунке 1), будут оценены другими потребителями (потребители Б2, Б3 на рисунке 1) как искажения, вносимые энергосистемой.

Рисунок 1 - Распространение искажений в энергосистеме

В конкретном примере стоимость электроэнергии для потребителя Б1 выше, а для потребителей Б2 и Б3 - ниже. Получается, что энергоснабжающая организация недополучит от потребителей Б2 и Б3 большую сумму за внесение искажений потребителем Б1.

Для оценки влияния искажений КЭ, вносимых одним потребителем на КЭ, поставляемой другим потребителям, подключенным к той

же ТОП, разработан стенд для исследования влияния электроприёмников на качество электроэнергии. Описание и работа стенда представлена в статье [13]. Данный стенд используется не только для проведения вышеописанного исследования, но и применяется в учебном процессе для подготовки студентов, обучающихся по электроэнергетическим и электротехническим направлениям (рисунок 2).

Рисунок 2 - Испытания на стенде для измерения влияния потребителей на качество электроэнергии

Цели и задачи. Целью данной статьи является описание экспериментов, выполненных на стенде для исследования влияния электроприёмников на качество электроэнергии. Также данная статья направлена на анализ полученных данных, определение недостатков и возможностей стенда и на дальнейшее обсуждение различных путей повышения качества проводимых на данном стенде экспериментов.

Задачи:

1. Определить источник искажения.

2. Выполнить измерения на контрольном блоке (КБ) и блоке искажения ПКЭ (БИ).

3. Определить влияние заданных факторов (напряжение, длина и сечение кабеля) на передачу искажения КЭ.

4. Сделать выводы о возможности применения стенда.

5. Представить рекомендации по совершенствованию стенда.

Схема эксперимента и измерение. На рисунке 3 представлена электрическая принципиальная схема стенда для исследования влияния электроприёмников на качество электроэнергии.

Для питания стенда использовалось трехфазное напряжение 380 В. Лабораторные трансформаторы Т1, Т2, Т3 позволили провести опыты с различной величиной входящего напряжения (от 160 В до 250 В), что дало возможность оценить влияние напряжения на распространение искажений в сети. В качестве электроприёмника (ЭП), вносящего искажения в КЭ, использовался светильник с люминесцентной лампой 18 Вт, дросселем и стартером, из которого был заранее демонтирован конденсатор, что позволило вносить такое искажение, как колебание напряжения. В качестве ЭП, подключенных к контрольному блоку (КБ), использовались 2 вида нагрузок: в первом случае - 3 лампы накаливания по 75 Вт, во втором - асинхронный электродвигатель АИРВ4У3 мощностью 180 Вт, работающий в холостом режиме. Сравнение результатов, полученных с лампами накаливания и электродвигателем, позволило оценить влияние самоиндукции электродвигателя на вносимые искажения. Для фиксации искажений, полученных на блоке искажений ПКЭ и контрольном блоке, были использованы два одинаковых измерителя показателей качества

электроэнергии Ресурс UF-2M. Данные измерители позволяют регистрировать все ПКЭ, описанные в ГОСТе 32144-2013, архивировать и записывать их на USB Flash-диск для дальнейшего использования на персональном компьютере. Для блока имитации линии электропередач (ЛЭП) использовались кабели ВВГнг 3*6 и ВВГнг 3*1,5 длиной 10 м и 40 м для каждого.

В ходе эксперимента использовались сочетания факторов, приведенные в таблице 1. Время проведения эксперимента с каждым сочетанием факторов составляло 2 минуты, после чего производилось изменение одного из них (напряжение, длина или толщина кабеля).

■ТАИ

-ТА1.2

С

Блок имитации /13П

Х1

Х2 I

ТА1.3

^ « л « «

А В С N

А N

LL1

EL1

х»

■о-

Лампа люминесцентная

Блок искажений ПКЭ

Х1.3 Х1А Х1.5 ' 'с" Х12 220«

Wh1

Измеритель показателей качестба электроэнергии Ресурс UF-2

С

ТА2.1

ТА2.2

-ТА2.3

« « « л

А В С N

А В С i i

EL2

EL3

ELA

Лампа накаливания

Асинхронный ЭВигатель Контрольный блок

~№ПШ

хгз Х2.4 Х2.5 18 с" Х22 2211

Wh2

Измеритель показателей качестба электроэнергии Ресурс UF-2

Рисунок 3 - Электрическая принципиальная схема стенда для исследования влияния электроприёмников на качество электроэнергии

Таблица 1 - Сочетания факторов для проведения экспериментов

Марка провода Сечение Фазные напряже- Марка провода Сечение Фазные напряжения

провода, мм2 ния в сети до внесения искажений, В провода, мм2 в сети до внесения искажений, В

1 2 3 4 5 6

250 (113,6%) 250 (113,6%)

240 (110,5%) 240 (110,5%)

230 (104,5%) 230 (104,5%)

220 (100%) 220 (100%)

10 210 (95,5%) 10 210 (95,5%)

200 (90,9%) 200 (90,9%)

190 (86,4%) 190 (86,4%)

180 (81,8%) 180 (81,8%)

170 (77,3%) 170 (77,3%)

ВВГнг 3x6 160 (72,7%) ВВГнг 3x1,5 160 (72,7%)

250 (113,6%) 250 (113,6%)

240 (110,5%) 240 (110,5%)

230 (104,5%) 230 (104,5%)

220 (100%) 220 (100%)

40 210 (95,5%) 40 210 (95,5%)

200 (90,9%) 200 (90,9%)

190 (86,4%) 190 (86,4%)

180 (81,8%) 180 (81,8%)

170 (77,3%) 170 (77,3%)

160 (72,7%) 160 (72,7%)

Результаты исследования и их обсуждение. В ходе экспериментов было подтверждено, что отсутствие конденсатора в стартере в цепи запуска люминесцентной лампы вызывает колебание напряжения, которое было зафиксировано обоими анализаторами КЭ. Так, в таблице 2 представлены значения напряжения для фазы А, полученные в результате эксперимента, в котором в качестве контрольного блока использовались лампы накаливания мощностью 75 Вт, а в блоке имитации ЛЭП использовался кабель 4^1,5 длиной 10 м.

В столбцах 4 и 5 таблицы 2 представлены уровни напряжений для блока искажения ПКЭ ^(би) и контрольного блока иА(КБ) соответственно, в столбце 6 рассчитана разница между на-

(Ра

х го +

' А рас. V-1 (БИ)

где P(БИ) - активная мощность нагрузки на контрольном блоке, Вт;

Q(БИ) - реактивная мощность нагрузки на контрольном блоке, Вар; ъ - активное сопротивление кабеля блока имитации ЛЭП, Ом/км;

пряжениями на двух блоках = ^(би) - ^(кб), которая в столбце 7 рассчитана в процентах.

Из данной таблицы видно, что зафиксированные результаты получились хаотичными, поэтому было решено использовать для исследования только факторы, касающиеся параметров блока имитации ЛЭП (толщина и сечение кабеля), а уровень напряжения приравнять к среднему значению.

Для того чтобы определить уровень вносимых искажений, необходимо математически определить ожидаемое напряжение на контрольном блоке с учетом падения напряжения. Падение напряжения на конце линии определили по формуле

(^СБИ) ХХо) ><Ь/и(БИ).%.

Xo - реактивное сопротивление кабеля

блока имитации ЛЭП, Ом/км; L - длина кабеля блока имитации ЛЭП, км;

^би) - напряжение на блоке искажения, В.

Таблица 2 - Уровень напряжения эксперимента с кабелем 4*1,5 длиной 10 м для фазы А

Кабель Напряжение Время ид(БИ) , В ид(КБ) , В бид , В бид , %

1 2 3 4 5 6 7

250 13:01 246,417 246,180 +0,237 +0,096

13:02 243,243 243,501 -0,259 -0,106

240 13:03 239,105 238,919 +0,186 +0,078

13:04 233,762 234,208 -0,447 -0,191

230 13:05 228,352 228,147 +0,205 +0,090

13:06 223,848 224,013 -0,165 -0,074

220 13:07 221,826 221,659 +0,167 +0,075

13:08 215,951 216,322 -0,371 -0,172

ю 210 13:09 210,268 210,108 +0,161 +0,076

Н э 13:10 206,227 206,592 -0,366 -0,177

200 13:11 200,697 200,522 +0,175 +0,087

1_ ' т 13:12 195,856 196,228 -0,372 -0,190

т 190 13:13 190,979 190,829 +0,150 +0,078

13:14 186,133 186,532 -0,399 -0,215

180 13:15 180,668 180,548 +0,120 +0,066

13:16 175,896 176,257 -0,361 -0,205

170 13:17 170,459 170,319 +0,140 +0,082

13:18 166,676 166,985 -0,310 -0,186

160 13:19 161,584 161,444 +0,140 +0,087

13:20 156,109 156,479 -0,370 -0,237

Среднее значение 202,703 202,790 -0,087 -0,047

Активное сопротивление Го для кабеля сечением 1,5 мм составляет 12,6 Ом/км, для кабеля сечением 6 мм - 3,15 Ом/км, индуктивное

сопротивление хо - 0,133 Ом/км и 0,1 ом/км соответственно.

Расчётное напряжение на контрольном блоке составило:

иА(КБ)рас. = иА(БИ)х(100-^-иАрас.)/100,В.

Полученные результаты для эксперимента с лампами накаливания представлены в таб-

лице 3, с асинхронным двигателем - в таблице 4.

В столбце 10 была определена разница между напряжениями на КБ, математически полученными в расчётах и зафиксированных в опыте. В столбце 11 представлена разница, выраженная в процентах.

Как видно из таблицы, для первого сочетания факторов (кабель ВВГнг 4*1,5 длиной 10 м) напряжение на БИ оказалось ниже, чем на КБ (-0,088 В), хотя с учётом падения напряжения оно должно было быть больше (по расчетам +0,094 В). Разница между напряжением на КБ, полученным в опыте, и расчетным напряжением составила 0,089%. Для остальных сочетаний факторов эта разница напряжений по фазе А составила 0,087%, 0,088% и 0,089%, что с уче-

том погрешности доказывает, что отклонение напряжения между расчетным значением и фактическим имеет постоянное значение. По остальным фазам наблюдается та же закономерность, но значение этой разницы выше и колеблется от 0,095% до 0,1%.

Данная таблица показывает, что закономерность, наблюдаемая в эксперименте с лампами накаливания, сохраняется: напряжение на БИ меньше напряжения на КБ; отклонение напряжения между расчетным и фактическим значениями по фазе А меньше, чем по фазам В и С, и составляет 0,66% против 0,82% и 0,82% соответственно. Эти значения ниже, чем в предыдущем эксперименте, и обусловлены тем, что мощность асинхронного двигателя меньше мощности ламп накаливания: 18 Вт против 3*75 Вт, так как падение напряжения на конце линии зависит от мощности нагрузки.

Таблица 3 - Усреднённое значение напряжений эксперимента с лампами накаливания

Кабель Время ид(БИ) , В ид(КБ) , В бид , В бид , % бид рас., % ид(КБ) рас., В бид рас., В ид(КБ) - ид(КБ) рас. ид(КБ)-ид(КБ) рас., %

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

ю 4м 1_ т т А 202,703 202,790 -0,087 -0,047 0,046 202,608 +0,094 +0,181 0,089

В 202,644 202,746 -0,101 -0,054 0,049 202,545 +0,099 +0,201 0,099

С 202,439 202,544 -0,105 -0,056 0,047 202,342 +0,097 +0,202 0,100

ю 4м £ ^ т т А 202,460 202,542 -0,081 -0,043 0,046 202,366 +0,094 +0,175 0,087

В 202,508 202,601 -0,093 -0,051 0,048 202,409 +0,099 +0,192 0,095

С 202,815 202,913 -0,098 -0,051 0,047 202,718 +0,097 +0,196 0,096

со X ^ 5» г ш о 1_ Т— т т А 202,541 202,696 -0,155 -0,080 0,012 202,518 +0,024 +0,179 0,088

В 202,289 202,460 -0,171 -0,087 0,012 202,264 +0,025 +0,196 0,097

С 202,929 203,105 -0,176 -0,091 0,012 202,905 +0,024 +0,201 0,099

СО X ^ 5» г ш о 1— ^ т т А 202,376 202,532 -0,156 -0,081 0,011 202,353 +0,024 +0,180 0,089

В 202,441 202,608 -0,167 -0,087 0,012 202,416 +0,025 +0,192 0,095

С 202,991 203,162 -0,171 -0,088 0,012 202,967 +0,024 +0,196 0,096

Таблица 4 - Усреднённое значение напряжений эксперимента с асинхронным двигателем

Кабель Время ид(БИ) , В ид(КБ) , В бид , В бид , % бид рас., % ид(КБ) рас., В бид рас., В ид(КБ) - ид(КБ) рас. ид(КБ) -ид(КБ) рас., %

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

ю_ А 201,342 201,459 -0,117 -0,061 0,008 201,325 +0,017 +0,134 0,066

X ° 1_ В 201,823 201,965 -0,142 -0,074 0,012 201,798 +0,025 +0,167 0,083

Ш т С 202,954 203,098 -0,144 -0,074 0,013 202,928 +0,027 +0,170 0,084

А 200,951 201,061 -0,111 -0,059 0,009 200,933 +0,018 +0,129 0,064

£ ^ В 201,884 202,019 -0,135 -0,070 0,012 201,859 +0,025 +0,160 0,079

т т С 201,620 201,757 -0,138 -0,072 0,011 201,596 +0,024 +0,161 0,080

со X г Ш о 1_ Т— т т А 201,511 201,641 -0,130 -0,068 0,002 201,507 +0,004 +0,135 0,067

В 201,229 201,390 -0,161 -0,085 0,003 201,223 +0,006 +0,167 0,083

С 202,694 202,857 -0,163 -0,084 0,003 202,687 +0,007 +0,170 0,084

ВВГнг 4x6 40 м А 192,538 192,661 -0,122 -0,064 0,002 192,534 +0,004 +0,126 0,065

В 192,020 192,172 -0,152 -0,080 0,003 192,015 +0,005 +0,157 0,082

С 193,281 193,431 -0,150 -0,078 0,003 193,275 +0,006 +0,156 0,081

Выводы и рекомендации

1. Отклонение напряжения между расчетным и фактическим значениями по фазе А в сравнении с другими фазами отличается в меньшую сторону. Вероятно, это обусловлено тем, что источник искажения на фазе А вызывает колебание напряжения, и мощность, получаемая на этой фазе, меньше, чем на остальных фазах.

2. Напряжение на БИ меньше напряжения на КБ по одной из двух причин: либо анализатор КЭ на БИ занижает полученные результаты, ввиду погрешности, либо анализатор КЭ на КБ их завышает по той же причине. Разница между этим отклонением составляет от 0,134 В до 0,201 В (таблицы 3, 4, столбец 10), что входит в погрешность прибора. Для анализатора КЭ Ресурс UF-2M приведённая погрешность по напряжению составляет 0,1%, что для нашего случая равна ±0,33 В.

В процессе проведения экспериментов стало видно, что стенд для исследования влияния электроприемников на КЭ показал свою работоспособность, хотя и требует некоторых доработок как в плане самого устройства стенда, так и в плане проводимых на нём опытов.

Так, в процессе обработки результатов стало ясно, что полученные данные имеют хаотичные значения. Это может быть объяснено следующими причинами:

1. Отсутствие синхронизации по времени между двумя анализаторами КЭ. Это обусловлено тем, что искажения качества электрической энергии составляют сотую, а то и тысячную долю секунды, и разница по времени в несколько секунд между анализаторами привела к затруднению определения одного конкретного искажения на двух блоках одновременно. Поэтому для решения данной причины необходимо использование анализатора КЭ, позволяющего проводить параллельное измерение КЭ в двух точках электрической сети. Так как на рынке приборов данный анализатор не представлен, то необходима его разработка.

2. Недостаточность времени проведения измерения для каждого сочетания факторов. В данном опыте оно составило 2 минуты, что оказалось мало, так как одно конкретное искажение могло для первого анализатора войти в измерение одного сочетания факторов, а для второго анализатора - в другое, что привело к разнице показаний. Решением данной пробле-

мы является увеличение времени проведения эксперимента и нахождение среднего значения нужного параметра.

3. Невозможность использования анализаторов Ресурс UF-2M в качестве осциллографов. Данная характеристика прибора предоставила бы возможность не только фиксировать искажения, но и определять параметры конкретного искажения с последующим сравнением его в двух точках электрической сети.

4. Недостаточная мощность нагрузки, подключенной к КБ. Увеличив её мощность, можно было бы повысить значения отклонения напряжения и выйти за пределы погрешности прибора.

5. Маломощный источник искажения КЭ. Из полученных данных видно, что мощность используемого источника искажений КЭ недостаточна для наглядной фиксации влияния источника искажения КЭ на ПКЭ на контрольном блоке.

Литература

1. Управление качеством электроэнергии / И.И. Карташев, В.Н. Тульский, Р.Г. Шамонов, Ю.В. Шаров, А.Ю. Воробьев; под ред. И.В. Шарова. - Москва: Издательский дом МЭИ, 2006. - 320 с.

2. Сапронов, А.А. Некачественная электроэнергия - дополнительная составляющая коммерческих потерь энергопредприятия / А.А. Сапронов, Д.С. Гончаров // Сб. «Современные энергетические системы и комплексы и управление ими». - Шахты, 2006.

3. Большев, В.Е. Анализ качества электрической энергии в центральных районных больницах Орловской области / В.Е. Большев // Инновационная наука. - 2016. -№ 3 (3). - С. 56-59.

4. Hartungi, Rusdy. Investigation of Power Quality in Health Care Facility / Rusdy Hartungi, Liben Jiang // International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ'10), 23rd to 25th March, 2010, Granada (Spain), 2010. - P. 555-559.

5. Ramos MC Giacco and Tahan CM Vieira. An Assessment of the Electric Power Quality and Electrical Installation Impacts on Medical Electrical Equipment Operations at Health Care Facilities // American Journal of Applied Sciences. - 2009. - 6 (4). - P. 638-645.

6. Lance, Irwin. Asset management benefits from a wide area power quality monitoring system / Lance Irwin // CIRED - International conference on electricity distribution, 7-8 June 2010, Lyon. - P. 54.

7. Grnnbaum, Rolf. Facts for voltage control and power quality improvement in distribution grids / Rolf Grnnbaum // CIRED - International conference on electricity distribution, 23-24 June 2008, Frankfurt. - P. 40.

8. Масленников, Г. К. Обеспечение качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения / Г.К. Масленников, Е.В. Дубинский // Энергосбережение. - 2002. - № 1. - С. 56-62.

9. Виноградов, А.В. Определение стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества / А.В. Виноградов, М.В. Бородин // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве: труды 8-й Международной научно-технической конференции, 16-17 мая 2012 г., Москва, ГНУ ВИЭСХ. - В 5 ч. Часть 1: Проблемы энергообеспечения и энергосбережения. - Москва, 2012. - С. 342.

10. Виноградов, А.В. Экспертная оценка поправочных коэффициентов к стоимости потребленной электроэнергии в зависимости от её качества / А.В. Виноградов, М.В. Бородин // Вести высших учебных заведений Черноземья. - 2012. - № 3. - С. 14-19.

11. Виноградов, А.В. Способ коммерческого учета электрической энергии в зависимости от показателей ее качества // А.В. Виноградов, М.В. Бородин // Сборник материалов по результатам конференций, прошедших в рамках Недели науки. - Орел, 2010. - С. 50-53.

12. Vinogradov, A.V. Uprava hodnoty spotrebovane elektricke energie v zavislosti na jeho kvalite a jeho schopnost provadet / A.V. Vinogradov, M.V. Borodin // Materialy IX Mezinarodni vedecko-prakticka conference «Moderni vymozenosti vedy - 2013», Praha. - Praha, 2013. - С. 7-11.

13. Виноградов, А.В. Стенд для исследования влияния электроприемников на качество электроэнергии / А.В. Виноградов, В.Е. Большев // Агротехника и энергообеспечение. - 2014. - № 4 (4). - С. 46.

References

1. Kartashev I.I., Tul'skij V.N., Shamonov R.G., Sha-rov Ju.V., Vorob'ev A.Ju. Upravlenie kachestvom jelektroje-nergii [Electricity quality management], pod red. I.V. Sharova, Moscow, Izdatel'skij dom MJeI, 2006, 320 p.

2. Sapronov A.A., Goncharov D.S. Nekachestvennaja jelektrojenergija - dopolnitel'naja sostavljajushhaja kommer-cheskih poter' jenergopredprijatija [Low-quality electricity is the additional component of the commercial losses of energy companies], Sbornik «Sovremennye jenergeticheskie sistemy i kompleksy i upravlenie imi», 2006.

3. Bol'shev V.E. Analiz kachestva jelektricheskoj jenergii v central'nyh rajonnyh bol'nicah Orlovskoj oblasti [Analysis of the electrical energy quality in the central regional hospitals of the Oryol region], Innovacionnaja nauka, 2016, No. 3 (3), pp. 56-59.

4. Hartungi Rusdy, Jiang Liben. Investigation of Power Quality In Health Care Facility, International Conference on Renewable Energies and Power Quality (ICREPQ'10), 23rd to 25th March, 2010, Granada (Spain), 2010, pp. 555-559.

5. Ramos MC Giacco and Tahan CM Vieira. An Assessment of the Electric Power Quality and Electrical Installation Impacts on Medical Electrical Equipment Operations at Health Care Facilities, American Journal of Applied Sciences, 2009, No. 6 (4), pp. 638-645.

6. Lance Irwin. Asset management benefits from a wide area power quality monitoring system, CIRED - International conference on electricity distribution, 7-8 June 2010, Lyon, p. 54.

7. Grunbaum Rolf. Facts for voltage control and power quality improvement in distribution grids, CIRED - International conference on electricity distribution, 23-24 June 2008, Frankfurt, p. 40.

8. Maslennikov G.K., Dubinskij E.V. Obespechenie kachestva jelektrojenergii v sistemah jelektrosnabzhenija obshhego naznachenija [Ensuring the electric energy quality in general-purpose power supply systems], Jenergosbere-zhenie, 2002, No. 1, pp. 56-62.

9. Vinogradov A.V., Borodin M.V. Opredelenie stoi-mosti potreblennoj jelektrojenergii v zavisimosti ot ejo ka-chestva [Determination of the consumed electricity cost depending on its quality], Jenergoobespechenie i jenergosbe-rezhenie v sel'skom hozjajstve, Trudy 8-j Mezhdunarodnoj nauchno-tehnicheskoj konferencii (16-17 maja 2012, Moscow, GNU VIJeSH), in 5th parts, part 1: Problemy jenergoo-bespechenija i jenergosberezhenija, 2012, p. 342.

10. Vinogradov A.V., Borodin M.V. Jekspertnaja ocenka popravochnyh kojefficientov k stoimosti potreblennoj jelektrojenergii v zavisimosti ot ejo kachestva [Expert estimation of correction factors to the consumed electricity cost of, depending on its quality], Vesti vysshih uchebnyh zavedenij Chernozemja, 2012, No. 3, pp. 14-19.

11. Vinogradov A.V., Borodin M.V. Sposob kommer-cheskogo ucheta jelektricheskoj jenergii v zavisimosti ot po-kazatelej ee kachestva [The method of commercial electrical energy metering, depending on the indicators of its quality], Sbornik materialov po rezul'tatam konferencij, proshedshih v ramkah Nedeli nauki, 2010, Orel, pp. 50-53.

12. Vinogradov A.V., Borodin M.V. Ùprava hodnoty spotrebované elektrické energie, v zâvislosti na jeho kvalitè a jeho schopnost provâdèt [Adjusting the value of consumed electricity depending on its quality and ability to perform], Matemly IX Mezinarodni vèdecko-praktickà conference «Moderni vymozenosti vèdy - 2013», Praha, 2013, pp. 7-11.

13. Vinogradov A.V., Bol'shev V.E. Stend dlja issledo-vanija vlijanija jelektropriemnikov na kachestvo jelektrojenergii [Stand for the studying the influence of electric receivers on the electric energy quality], Agrotehnika i jenergoobespechenie, 2014, No. 4 (4), p. 46.

Сведения об авторах

Большев Вадим Евгеньевич - аспирант кафедры «Электроснабжение», ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет» (Россия). Тел.: +7-980-368-96-05. E-mail: [email protected].

Виноградов Александр Владимирович - кандидат технических наук, доцент, заведующий кафедрой «Электроснабжение», ФГБОУ ВО «Орловский государственный аграрный университет» (Россия). Тел.: 8 (4862) 76-34-64, +7-920-287-90-24. E-mail: [email protected].

Information about the authors Bolshev Vadim Evgenievich - postgraduate student of the Power Supply department, FSBEI HE «Orel State Agrarian University» (Russia). Phone: + 7-980-368-96-05. E-mail: [email protected].

Vinogradov Alexander Vladimirovich - Candidate of Technical Sciences, associate professor, head of the Power Supply department, FSBEI HE «Orel State Agrarian University» (Russia). Phone: 8 (4862) 76-34-64; + 7-920-287-90-24. E-mail: [email protected].

УДК 631.372

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ МЕТОДИКИ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СОПРОТИВЛЕНИЯ РАБОЧИХ МАШИН © 2017 г. А.Г. Арженовский, С.В. Асатурян, А.А. Даглдиян, Д.С. Козлов, Е.Р. Щусь

Производительность машинно-тракторных агрегатов (МТА) зависит от многих факторов и условий производства, и в первую очередь от энергоемкости процесса. Главным же показателем энергоемкости процесса является тяговое сопротивление агрегатируемой сельскохозяйственной машины. В данной работе исследован оперативный способ оценки тягового сопротивления агрегатируемых сельскохозяйственных машин, основанный на анализе параметров переходных режимов разгона МТА при мгновенном увеличении подачи топлива, разработанный в АЧГАА. Однако у данного способа имеется ряд существенных недостатков: сложность и трудоемкость определения приведенной массы трактора; некорректность использования значений коэффициента буксования по тяговой характеристике трактора на соответствующем фоне на соответствующей передаче; сложность и трудоемкость определения ускорения трактора через угловое ускорение коленчатого вала двигателя из-за буксования ходового аппарата. Целью работы является совершенствование способа определения сопротивления сельскохозяйственных машин по характеристикам переходных процессов МТА путем обоснования и разработки методик определения приведенной массы трактора и его ускорения, позволяющих снизить трудоемкость измерений в условиях эксплуатации. В качестве объекта исследования в данной работе выбран процесс определения сопротивления сельскохозяйственных машин на переходных режимах работы МТА в условиях его эксплуатации. Предметом исследования в настоящей работе явилось установление закономерностей, присущих этому процессу. Предлагаемый способ определения сопротивления рабочих машин заключается в следующем. При движении трактора без нагрузки за счет снижения подачи топлива достигают частоты вращения коленчатого вала, соответствующей максимальному крутящему моменту. Мгновенно увеличивают подачу топлива до максимальной. При достижении номинальной частоты вращения коленчатого вала двигателя во время разгона трактора измеряют угловое ускорение путеизмерительного колеса. Аналогично измеряют угловое ускорение путеизмерительного колеса при разгоне трактора с дополнительной (эталонной) массой и рабочими машинами. Значение сопротивления рабочих машин определяют по формулам теоретической механики.

Ключевые слова: тяговое сопротивление, сельскохозяйственная машина, переходный режим, трактор, масса, скорость, ускорение, буксование.

The productivity of machine-tractor units (MTU) depends on many factors and conditions of production, and primarily on the energy intensity of the process. The main indicator of the energy intensity of the process is the traction resistance of the aggregated agricultural machine. In this paper, an operative method for estimating the traction resistance of aggregated agricultural machines based on an analysis of the parameters of the transient regimes of MTU acceleration at an instant increase in the fuel supply was designed. This method was designed at the Azov-Black Sea Engineering Institute. However, this method has a number of significant drawbacks: the complexity and laboriousness of determining the corrected tractor mass; incorrect use of the slip ratio values according to the tractive tractor characteristic on the corresponding background in the corresponding transmission; complexity and laboriousness of determining the acceleration of the tractor through the angular acceleration of the engine crankshaft due to skidding of the running gear. The purpose of the work is to improve the method for determining the resistance of agricultural machines based on the characteristics of the transient processes of the MTU, by justifying and developing methods for determining the corrected mass of the tractor and its acceleration, which make it possible to reduce the laboriousness of measurements under operating conditions. As a research object in this paper, the process of determining the resistance of agricultural machines in transient operating modes of the MTU under the operation conditions has been selected. The subject of the research in this paper was the establishment of regularities that are inherent in this process. The proposed method for determining the resistance of working machines is as follows. When the tractor moves without load, due to the reduced fuel supply, there is achieved rotation frequency of the crankshaft corresponding to the maximum torque. The fuel supply is instantly increased to maximum. When the rated speed of the crankshaft is reached during tractor acceleration, the angular acceleration of the path-measuring wheel is measured. Similarly, the angular acceleration of the path-measuring wheel is measured when the tractor is accelerated with the additional (standard) mass and the working machines. The value of the resistance of working machines is determined by the formulas of theoretical mechanics.

Keywords: traction resistance, agricultural machine, transient mode, tractor, mass, speed, acceleration, slipping.

Введение. Производительность машин- гих факторов и условий производства, и в пер-но-тракторных агрегатов (МТА) зависит от мно- вую очередь от энергоемкости процесса. Глав-