CC BY
5
Dichenko Sergey Alexandrovich, candidate of technical sciences, employee, [email protected], Russia, Krasnodar, Krasnodar Higher Military School named after S.M.Shtemenko,
Samoylenko Dmitry Vladimirovich, doctor of technical sciences, employee, [email protected] Russia, Krasnodar, Krasnodar Higher Military School named after S.M. Shtemenko
УДК 621.314
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-289-296
ИССЛЕДОВАНИЕ СТАБИЛИЗАЦИИ НАПРЯЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ПРИ НЕРАВНОМЕРНОМ ГРАФИКЕ НАГРУЗКИ
Б.Д. Табаров, А.С. Мешков
В работе предлагается новый регулятор напряжения на основе электронно-электрических аппаратов и реакторов взамен, известных механических регуляторов напряжения для повышения эффективности работы системы электроснабжения всех отраслей промышленного комплекса и сохранения срока службы её электрооборудования при отклонении и колебании тока нагрузки. Для проведения исследования и оценки эффективности работы системы электроснабжения в стационарных и динамических процессах в среде Matlab разработана блочно-модульная модель трансформаторной подстанции по новой схеме регулятора напряжения. Исследование проводилось на трансформаторной подстанции мощностью 1000 кВА с напряжением 6 / 0.4 кВ обеспечивающей питание активно-индуктивной нагрузки при разных значениях тока нагрузки. Полученные результаты исследования физических процессов подтверждают, что предлагаемый регулятор напряжения комплексно улучшает технико-экономические показатели системы электроснабжения.
Ключевые слова: трансформаторная подстанция, система электроснабжения, активно-индуктивная нагрузка, двухподдиапазонный реакторно-тиристорный регулятор напряжения, система импульсно-фазового управления, имитационная модель, энергетические показатели и стабилизация напряжения.
Обеспечение нормальной работы системы электроснабжения позволяет сохранить энергетическую эффективность установки в соответствии с установленными значениями электрических параметров, которые указаны в паспортных данных и срок службы электрооборудования. Как показывает опыт эксплуатации системы электроснабжения, всех отраслей промышленности и агропромышленного комплекса, [1-3] на сегодняшний день в реальной установке обеспечение нормальных режимов её работы без применения дополнительных мероприятий невозможно из-за нестабильности электрических параметров, возникающих в результате отклонения и колебания напряжения внешних источников питания и тока нагрузки. В настоящее время известные технические решения не удовлетворяют требованиям потребителей электрической энергии к непрерывному обеспечению нормальной работы и сохранению необходимого качества электроэнергии [4, 6]. Как известно, изменение параметров электрических цепей относительно номинального значения приводит к ухудшению эффективности работы и сокращению срока службы электрооборудования, а также к увеличению затрат на эксплуатацию и возникновению дискомфорта у людей, работающих на технологических установках.
Развитие технологий связано с тем, что на сегодняшний день разработанные и введённые в эксплуатацию потребители электрической энергии на промышленных предприятиях, требуют особого внимания к вопросам их обеспечения электроэнергией с заданным качеством. Это приводит к необходимости разработки новых технических решений, обеспечивающих непрерывный нормальный режим работы потребителей с заданным качеством электроэнергии. Как известно из опыта эксплуатации высокотехнологичных категорий потребителей незначительное отклонение и колебание электрических параметров в сети электроснабжения приводит к приостановке выполнения функций оборудования на промышленных предприятиях, остановке сложного технологического процесса на производстве и т.д.
Учитывая выше указанные недостатки существующих механических регуляторов напряжения и требований потребителей электрической энергии в работе представлен новый регулятор напряжения на основе электронно-электрических аппаратов и реакторов, который предлагается для замены известных механических регуляторов напряжения, для повышения эффективности работы системы электроснабжения для всех отраслей промышленного комплекса и сохранения срока службы электрооборудования [7].
Цель и задачи исследований. Целью работы является обеспечение нормальной работы потребителей электроэнергии, повышение качества электроэнергии и эффективности работы системы электроснабжения всех отраслей промышленного комплекса, а также сохранение срока службы электрооборудования за счёт поддержания уровня напряжения у потребителей на номинальном значении при отклонении и колебании тока нагрузки.
Для достижения поставленной цели в работе ставились и решались следующие задачи:
1. Аналитическое исследование информационных источников по проблеме обеспечения нормальной работы, улучшения качества электроэнергии и эффективности работы системы электроснабжения для всех отраслей промышленного комплекса, а также сохранения срока службы её электрооборудования.
2. Разработка принципа построения трансформаторной подстанции с новым двухподдиапазон-ным реакторно-тиристорным регулятором напряжения для обеспечения нормальной работы, повышения качества электроэнергии и эффективности работы системы электроснабжения, а также сохранения срока службы её электрооборудования.
3. Разработка блочно-модульной модели трансформаторной подстанции с предлагаемым регулятором напряжения для проведения исследований и оценки эффективности работы системы электроснабжения для всех отраслей промышленного комплекса в стационарных и динамических процессах.
4. Исследование стабилизации напряжения у потребителей при номинальном напряжении в сети и работы трансформаторной подстанции с коэффициентами загрузки 70%, 100% и 130% по схеме двухподдиапазонного реакторно-тиристорного регулятора напряжения.
5. Исследование формы напряжения на входе и выходе трансформаторной подстанции в процессе стабилизации напряжения у потребителей при отклонении и колебании тока нагрузки по новой схеме трансформаторной подстанции.
6. Исследование формы входного и выходного тока, протекающего через предлагаемый регулятор напряжения в процессе стабилизации напряжения у потребителей при отклонении и колебании тока нагрузки от номинального значения.
Разработка трансформаторной подстанции с предлагаемым регулятором напряжения. Предлагаемый регулятор напряжения обладает способностью обеспечения нормальной работы, повышения качества электроэнергии и эффективности работы системы электроснабжения специальными способами при внешних и внутренних отклонениях и колебаниях электрических параметров. Предлагаемый двухподдиапазонный реакторно-тиристорный регулятор напряжения включается между сетевым высоковольтным выключателем Qс и первичной обмоткой силового трансформатора СТ подстанции [8]. Функциональная схема предлагаемого регулятора напряжения в составе трансформаторной подстанции в однолинейном исполнении показана на рис. 1. Она содержит трёхфазную сеть (О), линию электропередачи (Ш), сетевой высоковольтный выключатель (0с), блок двухподдиапазонного реакторно-тиристорного регулятора напряжения (ДР-ТРН), силовой трансформатор (СТ), блок датчика отклонения напряжения (ДОН), блок авторегулирования (БАР), выключатель нагрузки (0н) и блок активно-индуктивной нагрузки (2).
Рис. 1. Функциональная схема трансформаторной подстанции с предлагаемым регулятором напряжения
Как видно из приведенной функциональной схемы рис.1 блок предлагаемого регулятора напряжения состоит из трехфазного контактора (АС), основного (Ь1) и дополнительного (Ь2) реакторов, основного (VS-1) и дополнительного (VS-2) тиристорных ключей с системой импульсно-фазового управления (СИФУ) синхронизирующего с сетью через блок синхронизации (БС). В состав блока активно-индуктивной нагрузки (2) входят распределительные линии (Л-1...Л-п) с промышленными нагрузками (2н), гибридные пускатели нагрузок (ГП-1...ГП-п) с электронными (тиристорными) (ТК-1 . ..ТК-п) и электрическими (АС-1...АС-п) аппаратами (пускателями), а также формирователи управляющих импульсов (ФУИ) тиристорных пускателей. Промышленные нагрузки соединены между собой по схемы звезда без нулевого провода (2н-1), треугольника (2н-2) и звезда с нулевым проводом (2н-3).
Вопросам включения и выключения промышленных нагрузок при помощи гибридных пускателей без создания негативного влияния на срок службы коммутационных аппаратов и потребителей электрической энергии посвящены работы [9, 10].
Принцип действия трансформаторной подстанции с предлагаемым регулятором напряжения при неравномерном графике нагрузки. Применение предлагаемого двухподдиапазонного реак-торно-тиристорного регулятора напряжения на однотрансформаторной подстанции позволяет сохранить напряжение у потребителей на заданном уровне и улучшить энергетическую эффективность при разных уровнях напряжения питающей сети [11] и тока нагрузки трансформаторной подстанции. Работа предлагаемого регулятора напряжения при стабильном токе нагрузки, отклонениях и колебаниях напряжения питающей сети в пределах ± 10% от номинального значения и полученные результаты данного исследования при стабилизации напряжения у потребителей представлены в ряде научных работ [11, 12]. Ниже рассматривается работа предлагаемого регулятора напряжения и способа непрерывного регулирования напряжения на входе трансформаторной подстанции при стабильном напряжении питающей сети и разных уровнях нагрузок. Под разными уровнями нагрузки имеется ввиду номинальная, промежуточная и максимальная нагрузка.
Номинальная нагрузка. Обеспечение нормальной работы потребителей электроэнергии и поддержание напряжения на входе потребителей на заданном уровне (ин = 220 В) при номинальной нагрузке и номинальном напряжении в сети осуществляется при помощи основных тиристорных ключей ТК-1 и дополнительного реактора L2. Дополнительные тиристорные ключи ТК-2 и основной реактор L1 при номинальной нагрузке выключены. Угол управления проводящего состояния основных тиристорных ключей ТК-1 при этом равен а = 15 град и они полностью находятся в работе. Силовой трансформатор при этом уровне нагрузки загружен на 70%.
Промежуточный уровень нагрузки. Стабилизация напряжения у потребителей на номинальном уровне при промежуточном уровне нагрузки и номинальном напряжении в сети достигается при помощи основных ТК-1 и дополнительных ТК-2 тиристорных ключей, а также дополнительного реактора L2. Основной реактор L1 при этом уровне нагрузки также выключен. Угол управления проводящих состояний основных тиристорных ключей ТК-1 при этом равен а = 40 град, а угол управления дополнительных тиристорных ключей ТК-2 равен а = 51 град. Дополнительные тиристорные ключи ТК-2 при этом не полностью включены и частично шунтируют основные тиристорные ключи ТК-1. Коэффициент загрузки силового трансформатора при промежуточном уровне нагрузки повышается до 100%.
Максимальная нагрузка. Сохранение уровня напряжения у потребителей на уровне ин = 220В при максимальной нагрузке и номинальном напряжении в сети обеспечивается также при помощи основных ТК-1 и дополнительных ТК-2 тиристорных ключей, а также дополнительного реактора L2. Основной реактор L1 при этом уровне нагрузки также выключен. Предлагаемый регулятор напряжения компенсирует напряжение у потребителей в режиме максимума нагрузки при угле управления проводящих состояний основных тиристорных ключей ТК-1 равном а = 110 град, а угол управления дополнительными тиристорными ключами ТК-2 равен а = 37 град. Дополнительные тиристорные ключи ТК-2 при а = 37 град не полностью включены и частично шунтируют основные тиристорные ключи ТК-1. Коэффициент загрузки силового трансформатора в режиме максимума нагрузки составляет 100%.
Имитационное моделирование трансформаторной подстанции по схеме двухподдиапазонного реакторно-тиристорного регулятора напряжения. Для проведения исследований стабилизации напряжения у потребителей при отклонении и колебании тока нагрузки в среде МаНаЬ была разработана блочно-модульная модель трансформаторной подстанции с предлагаемым регулятором напряжения [13]. Модель трансформаторной подстанции с предлагаемым регулятором напряжения представлена на рис. 2 и состоит из трехфазной сети (иа, иЬ и ис), линии электропередачи (ЛЭП), блока сетевого выключателя ^1), модулей основных (ТК-1) и дополнительных (ТК-2) тиристорных ключей синхронизированных с сетью и с блоками систем импульсно-фазового управления СИФУ-1 и СИФУ-2, блока контактора (АС), основного ^1) и дополнительного ^2) реакторов, силового трансформатора СТ, блока обратной связи (БОС), блока выключателя нагрузки Qн, блоков активно-индуктивных нагрузок (2), блоков гибридных пускателей нагрузок (ГП-1, ГП-2 и ГП-3) и блока формирователя управляющих импульсов (ФУИ) тиристорных пускателей.
В работе автора [14] в развернутом виде приведены блоки СИФУ-1 и СИФУ-2, а также модули ТК-1 и ТК-2.
Результаты исследований стабилизации напряжения потребителей при разных уровнях тока нагрузки. Рассмотрим результаты исследований стабилизации напряжения на входе потребителей электроэнергии с предлагаемым регулятором напряжения при разных уровнях тока нагрузки. Как отмечалось выше, исследования проводились на силовом трансформаторе подстанции типа ТМ-1000/6/0.4 кВА, обеспечивающим питание активно-индуктивной нагрузки. Полученные результаты исследований при номинальном, промежуточном и максимальном уровне нагрузки приведены на рис. 3, 4, 5. На приведенных осциллограммах изменении физических процессов разделены на интервалах времени Т-1, Т-2 и Т-3.
Номинальный уровень нагрузки. На нижеприведенных осциллограммах интервал времени Т-1 иллюстрирует поддержание напряжения у потребителей на заданном уровне при номинальном напряжении в сети и номинальной нагрузке. Коэффициент загрузки силового трансформатора СТ на этом уровне нагрузки составляет 70%. Как отмечалось выше поддержание напряжения у потребителей на номиналь-
ном значение при этом уровне нагрузки достигается за счет полного открытия проводящего состояния основных тиристорных ключей ТК-1 и дополнительного реактора Ь2, а дополнительные тиристорные ключи ТК-2 и основной реактор Ь1 при этом полностью выключены. Угол управления проводящего состояния основных тиристорных ключей ТК-1 при номинальном уровне нагрузки равен а = 15 град, ТК-1 полностью шунтируют основной реактор Ь1 на высокой стороне силового трансформатора СТ. На интервале времени Т-1 силовой трансформатор СТ работает в нормальном режиме и обеспечивает питанием потребителей сохраняя напряжение на них на номинальном уровне.
ь нппч _
с С С
Рис. 2. Блочно-модульная модель трансформаторной подстанции с предлагаемым регулятором
напряжения
Промежуточный уровень нагрузки. Под этим уровнем нагрузки понимается внезапное повышение нагрузки на 30% от номинального значения. Как видно из ниже приведенных осциллограмм в конце интервала времени Т-1 и начале интервала времени Т-2 внезапно ток на шинах распределительного устройства силового трансформатора СТ подстанции возрастает на 30% и трансформатор продолжает работу на коэффициенте загрузки 100% до конца этого интервала времени и начала интервала времени Т-3. Повышение тока нагрузки на шинах распределительного устройства приводит к снижению напряжения у потребителей до уровня 202В, что вызывает необходимость выравнивания напряжения у потребителей до номинального уровня (ин = 220В). Повышение напряжения на шинах распределительного устройства на интервале времени Т-2 до уровня 220В достигается за счет частичного шунтирования индуктивного сопротивления дополнительного реактора Ь-2 на этом уровне. Это осуществляется при помощи увеличения угла управления основных тиристорных ключей ТК-1 с а = 15 град. до а = 40 град. В начале интервала времени Т-2 в процессе увеличения угла управления основными тиристорными ключами ТК-1 до а = 40 град. параллельно в работу вводятся дополнительные тиристорные ключи ТК-2, чтобы не создавать перенапряжение на шинах распределительного устройства силового трансформатора подстанции. Угол управления дополнительными тиристорными ключами ТК-2 на этом интервале времени равен а = 51 град. Основной реактор Ь1, на этом интервале времени, также находится в отключенном состоянии в результате чего напряжение на шинах распределительного устройства при этом уровне нагрузки повышается до номинального значения, что обеспечивает нормальный режим работы потребителей, позволяет повысить эффективность работы установки и сохранить срок службы электрооборудования. Силовой трансформатор СТ на интервале времени Т-2 работает ближе к аварийному режиму, сохраняет надежность питания потребителей и качество напряжения на них на заданном уровне.
Максимальный уровень нагрузки. Под максимальным уровнем нагрузки понимается повышение нагрузки ещё на 30% от промежуточного уровня, в результате чего нагрузка достигает максимального значения и относительно номинального уровня нагрузки возрастает на 60%. Внезапное повышение нагрузки до максимального значения иллюстрируют нижеприведенные осциллограммы в конце интервала времени Т-2 и начале интервала времени Т-3. Повышение нагрузки на 60% относительно тока нагрузки при нормальном режиме работы силового трансформатора приводит к снижению напряжения на шинах распределительного устройства до уровня 190В. Коэффициент загрузки силового трансформатора при этом уровне нагрузки составляет 130%. Предлагаемый регулятор напряжения повышает напряжение на шинах распределительного устройства силового трансформатора также на этом интервале времени до уровня 220В за счет практически полного шунтирования индуктивного сопротивления дополнительного реактора Ь-2 на этом уровне нагрузки. Шунтирование индуктивного сопротивления дополнительного реактора Ь-2 достигается при помощи уменьшения проводящего состояния основных тиристорных ключей ТК-1. Выравнивание напряжения у потребителей на заданном уровне при максимальном значении тока нагрузки выполняется при помощи основных ТК-1 и дополнительных ТК-2 тиристорных ключей, а также за счёт остаточной индуктивности дополнительного реактора после его шунтирования. На этом интервале времени основные тиристорные ключи ТК-1 практически выключены, и находятся в работе при угле управления а = 115 град. Следует отметить, что дополнительные тиристорные ключи ТК-2
шунтируют основной L-1 и дополнительный L-2 реактор, а также основные тиристорные ключи ТК-1. Дополнительные тиристорные ключи ТК-2 при этом уровне нагрузки практически полностью шунтируют основные тиристорные ключи ТК-1 и дополнительный реактор L-2 при угле управления а = 37 град в результате чего напряжения повышается с 190В до 220В. Здесь на интервале времени Т-3 силовой трансформатор СТ работает на аварийном режиме и загружен на 130%, сохраняет надежность питания потребителей и качество напряжения у них на заданном уровне.
На рис. 3 приведены полученные осциллограммы мгновенных значений фазного тока и напряжений для фазы «А» при проведении исследований стабилизации напряжения у потребителей при номинальном, промежуточном и максимальном уровне нагрузки. Кривые, приведенные на осциллограммах рис. 3 обозначают мгновенные значения напряжение сети (ис) и нагрузки (ин), мгновенное значение тока нагрузки (ш), а также действующее значение напряжение нагрузки (ин).
U- с л /н.4 в ; ц. и а * в ; и н а # в ; i и а / S.S а
t.c
б
Рис. 3. Осциллограммы тока и напряжений при плавном повышении (а) и уменьшении (б) нагрузки
IV НА/В; С НА/5.5 А
600 400 200 о
-200 -400 -600
«НА 'НА
N X X /у t,c
X У
0.02 0.04 0.06 0.08 0.1
Т-1
0.12 0.14 0.16 0.18
1.2
¿¿ЫА/В; С НА/5.5 А
Рис. 4. Осциллограммы фазного тока и напряжения при разных углах управления тиристорами
293
а
в
Как видно из приведенных результатов исследований предлагаемый двухподдиапазонный ре-акторно-тиристорный регулятор напряжения сохраняет качество напряжения у потребителей на заданном уровне при разных степенях загруженности силового трансформатора. Кроме этого предлагаемы регулятор напряжения обеспечивает непрерывное и точное регулирование напряжения у потребителей с хорошими энергетическими показателями и не создаёт электродинамического усилия во время регулирования напряжения при переходе с одного уровня напряжения на другой.
На очередном рисунке для более наглядного представления физических процессов приведены фрагменты из стационарных процессов иллюстрирующие номинальный (рис. 4, а), промежуточный (рис. 4, б) и максимальный (рис. 4, в) уровни нагрузки при стабилизации напряжения у потребителей на заданном уровне. На рис. 4 кривые осциллограммы обозначают мгновенные значения тока и напряжение нагрузки (^ и ин).
Из этих фрагментов видно, что двухподдиапазонный реакторно-тиристорный регулятор напряжения не создает гармонических составляющих на форме входного и выходного тока, протекающего через регулятор, а также на напряжении сети и не оказывает влияние на качество электроэнергии и эффективность работы системы электроснабжения используемой для всех отраслей промышленности во всём диапазоне нагрузок. Предлагаемый регулятор напряжения только при промежуточном (рис. 4, б) и максимальном (рис. 4, в) уровне нагрузки создает незначительные искажения на форме выходного напряжения, которое соответствует Международными нормами и не выходит из допущенного предела в соответствии с ГОСТом.
На рис. 5 а приведены результаты исследования искажения форма тока, входящего и выходящего через регулятор, а также токов на элементах предлагаемого регулятора напряжения при разных уровнях нагрузок. На осциллограммах рис. 5, б, в и г приведены фрагменты из рис. 5, а, которые иллюстрируют гармонические составляющие на форме токов при обеспечении стабилизации напряжения потребителей. Здесь на осциллограммах введены мгновенные значения фазного тока в сети основных (ггк-О и дополнительных ^ж-г) тиристорных ключах, а также на дополнительном реакторе (^-2).
(¿с; ¿тк-1; ¿ьг; ¿гк.2)х2ЛА
Рис. 5. Осциллограммы токов при разных углах управления тиристорами
294
г
Результаты исследования токов при разных уровнях нагрузок подтверждают, что двухподдиа-пазонный реакторно-тиристорный регулятор напряжения сохраняет синусоидальность формы тока на входе и выходе регулятора. Это позволяет уменьшить дополнительные потери электроэнергии, сохранить качество электроэнергии у потребителей и обеспечить их нормальную работу в стационарных и динамических режимах работы сети. Из полученных результатов исследований видно, что при промежуточном и максимальном уровне нагрузки токи тиристоров и реакторов искажаются, а их сумма, которая является током сети и током силового трансформатора, сохраняет синусоидальную форму при любых углах управления.
Заключение. Полученные результаты исследования стабилизации напряжения потребителей при разных уровнях нагрузок в среде Matlab показали, что применение предлагаемого двухподдиапазон-ного реакторно-тиристорного регулятора напряжения на высокой стороне трансформаторной подстанции, взамен существующих механических регуляторов напряжения, позволяет сохранить качество электроэнергии у потребителей на заданном уровне и повысить эффективность работы технологических установок при стационарных и динамических режимах работы сети за счет обеспечения непрерывного и точного регулирования напряжения.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Совета по грантам Президента Российской Федерации для государственной поддержки молодых российских ученых - кандидатов наук (номер гранта: МК-3799.2022.4).
Список литературы
1. Карманова Т.Е. Приемники и потребители электрической энергии систем электроснабжения: учебное пособие / САФУ имени М.В. Ломоносова. 2015. 120 с.
2. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышленных предприятий: учебник для ВУЗов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат. 1984. 472 с.
3. Маркушевич Н.С. Регулирование напряжения и экономия электроэнергии. М.: Энергоатомиздат. 1984.
4. Мельников Н.А., Солдаткина Л.А. Регулирование напряжения в электрических сетях. М.: Энергия. 1968. 152 с.
5. Цигельман И.Е. Электроснабжение гражданский зданий и коммунальных предприятий: учебник для электромеханич. спец. техникумов. 3-е изд., испр. и доп. М.: Высш. шк. 1988. 319 с.
6. Железко Ю.С. Выбор мероприятий по снижению потерь электроэнергии в электрических сетях. Руководство для практических расчётов. М.: Энергоатомиздат. 1989. 173 с.
7. Пат. 2667095 Российская Федерация, МПК Н02М 5/25, G05F1/30. Способ управления пуско-регулирующим устройством силового трансформатора / Климаш В.С. (RU), Табаров Б.Д. (RU); заявитель и патентообладатели Климаш В.С., Табаров Б.Д. №2017147194; заявл. 29.12.2017; опубл. 14.09.2018. Бюл. № 26.
8. Климаш В.С., Табаров Б.Д. Устройство для включения, выключения и регулирования напряжения трансформаторной подстанции. Пат. 2667481 РФ, МПК Н02Р 13/00; заявл. 14.12.2017; опубл. 20.09.2018. Бюл. № 26.
9. Первунинский С.А., Табаров Б.Д. Исследование включения силового трансформатора и активно-индуктивных нагрузок с гибридными пускателями // Инновационные технологии современной научной деятельности: стратегия, задачи, внедрение: Сборник статей по итогам Международной научно-практической конференции (Киров, 18 августа 2022 г.). Стерлитамак: АМИ, 2022. С. 68 - 72.
10. Первунинский С.А., Табаров Б.Д. Исследование двухтрансформаторной подстанции с конденсаторной установкой и двухподдиапазонным реакторно-тиристорным устройством // Развитие науки и образования: новые подходы и актуальные исследования. Сборник научных трудов по материалам XXXII Международной научно-практической конференции (г.-к. Анапа, 24 августа 2022 г.). Анапа: Изд-во «НИЦ ЭСП» в ЮФО, 2022. С. 45 - 50.
11. Климаш В.С., Табаров Б.Д. Исследование трансформаторной подстанции с двухподдиапа-зонным реакторно-тиристорным регулирующим устройством // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. 2018. №28. С. 92 - 107.
12. Klimash V.S., Tabarov B.D. The Method and Structure of Switching on and off, and Regulating the Voltage of a Transformer Substation // 2018 International Multi-Conference on Industrial Engineering and Modern Technologies (FarEastCon), Vladivostok, 2018, DOI: 10.1109 / FarEastCon.2018.8602876, 2018, 18393187. P. 1-4.
13. Блочно-модульная модель двухтрансформаторной подстанции с двухподдиапазонным ре-акторно-тиристорным устройством / В.С. Климаш, Б.Д. Табаров: св-во о гос. регистр. программы для ЭВМ. М.: ФИПС, 2022. № 2022611670 от 31.01.2022.
14. Гетопанов А.Ю., Табаров Б.Д., Климаш В.С. Регулировочные свойства и влияние на сеть реакторно-тиристорного устройства 35 кВ, 2 кА для печного трансформатора 120 МВА // Журнал электрооборудование: эксплуатация и ремонт. 2018. №12(174). С. 41 - 50.
Табаров Бехруз Довудходжаевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Комсомольск-на-Амуре, Комсомольский-на-Амуре государственный университет,
Мешков Александр Сергеевич, канд. техн. наук, доцент, [email protected], Россия, Комсомольск-на-Амуре, Комсомольский-на-Амуре государственный университет
INVESTIGATION OF VOLTAGE STABILIZATION IN CONSUMERS WITH INCREASING LOAD CURRENT
B.D. Tabarov, A.S. Meshkov
The paper proposes a new voltage regulator based on electronic-electrical devices and reactors to replace the well-known mechanical voltage regulators to improve the efficiency of the power supply system of all branches of the industrial complex and preserve the service life of its electrical equipment in case of deviation and fluctuation of the load current. To conduct research and evaluate the efficiency of the power supply system in stationary and dynamic processes in the Matlab environment, a block-modular model of a transformer substation has been developed according to a new voltage regulator scheme. The study was carried out at a transformer substation with a capacity of 1000 kVA with a voltage of 6 / 0.4 kVproviding power to an active-inductive load at different load current values. The obtained results of the study of physical processes confirm that the proposed voltage regulator comprehensively improves the technical and economic indicators of the power supply system.
Key words: transformer substation, power supply system, active-inductive load, dual-band reactor-thyristor voltage regulator, pulse-phase control system, simulation model, energy indicators and voltage stabilization.
Tabarov Bekhruz Dovudkhodzhaevich, candidate of technical sciences, docent, beh-ruz.tabarov@mail. ru, Russia, Komsomolsk-on-Amur, Komsomolsk-on-Amur State University,
Meshkov Alexander Sergeevich, candidate of technical sciences, docent, [email protected], Russia, Komsomolsk-on-Amur, Komsomolsk-on-Amur State University
УДК 539.621
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-296-302
ЭМПИРИЧЕСКАЯ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДИНАМИКИ ИЗМЕНЕНИЯ СИЛЫ ТРЕНИЯ ПРИ РЕВЕРСИВНОМ ДВИЖЕНИИ ШАРА ПО ПЛОСКОСТИ
А.Д. Бреки, А.О. Поздняков, О.В. Панченко, Д.В. Курушкин, И.В. Кладов, М.А. Скотникова, А.А. Калинин
В статье представлена эмпирическая математическая модель динамики изменения силы трения при реверсивном скольжении шара по плоскости. На примере трения шара из стали ШХ15 по ин-терметаллиду FeAl и нержавеющей стали ER347 показана справедливость математической модели. Разработанная математическая модель повышает точность оценки средней силы и работы трения при реверсивном трении.
Ключевые слова: математическая модель трения, интерметаллид, реверсивное трение, электродуговое выращивание, трение скольжения.
Движение тела, при котором любая прямая, проведенная в теле, остается параллельной своему первоначальному положению, называется поступательным [1]. В случае если твёрдое тело при поступательном движении перемещается на некоторое расстояние и по той же траектории возвращается в исходную координату определённое количество раз, то движение будет возвратно-поступательным. Если же при этом движущееся твёрдое тело совершает трение о поверхность другого твёрдого тела, то данный процесс называется трением при возвратно-поступательном движении или реверсивным трением.
Исследованиям, связанным с реверсивным трением, посвящён ряд работ различной направленности [2-6]. Разработан ряд испытательных машин для исследований реверсивного трения в различных условиях [7-10]. Сила трения при реверсивном трении твёрдых тел изменяется по сложным зависимостям, для которых в настоящее время ещё не создано соответствующих математических моделей. Это касается фрикционного взаимодействия тел разных геометрических форм.
В работах [11,12] предложена следующая математическая модель, которая была использована для описания динамики изменения силы трения (в зависимости от пути):
fix) = (1)
Анализ различных графиков реверсивного трения позволил предположить, что зависимость средней силы трения от пути, может быть выражена в виде (1) с поправкой, учитывающей знакопеременную силу трения, обусловленную возвратно-поступательным движением:
296
