CC BY
197. Выводы
Экспериментальная проверка опытного образца описанного устройства показала его хорошие эксплуатационные возможности.
Библиографический список
1. 102 способа хищения электроэнергии / В.В. Красник. - М. : ЭНАС, 2013. -160с.
2. Raspberry Pi. Руководство по настройке и применению / Магда Ю.С. - М.:ДМК Пресс, 2014. - 188 с.
3. Микрокомпьютеры Raspberry Pi. Практическое руководство. / Петин В.А. - СПб.: БХВ-Петербург, 2015. - 240 с.
4. Arduino и Raspberry PI в проектах Internet of Things. / Петин В.А. - СПб.: БХВ-Петербург, 2016. - 320 с.
5. Learn Raspberry Pi Programming with Python (Technology in Action) - Wolfram Donat, 2014 -231 c.
Bibliographical list
1. 102 method of theft of electricity / V. V. Sochi. - M. : ENAS, 2013. -160 p.
2. Raspberry Pi. Setup guide and application / Magda S. - M.:DMK Press, 2014. - 188 p.
3. The Microcomputer Raspberry Pi. A practical guide. / Petin V. A. - SPb.: Cisco press, 2015. - 240 p.
4. Arduino and Raspberry PI projects in the Internet of Things. / Petin V. A. - SPb.: Cisco press, 2016. - 320 p.
5. Learn Raspberry Pi Programming with Python (Technology in Action) - Wolfram Donat, 2014 -231 c.
УДК 621.317
Ермаков В.Ф., Акуленко А.Е., Зайцева И.В.
ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В СИЛОВОМ ТРАНСФОРМАТОРЕ ПРИ
ИЗВЕСТНОМ ГРАФИКЕ НАГРУЗКИ
Аннотация
В статье рассмотрена задача выбора мощности силового трансформатора и исследование тепловых процессов трансформатора в процессе его эксплуатации при известном графике нагрузки предприятия.
Ключевые слова: трансформатор, температура, максимальная температура, наиболее нагретая точка обмотки трансформатора.
Актуальность темы статьи обусловлена значительными погрешностями используемых в настоящее время методов определения расчетной мощности нагрузки [1 - 11], разнообразием конструкций силовых трансформаторов [12], а также протекающих в них тепловых процессов [13, 14].
Расчетная математическая модель, позволяющая исследовать тепловые процессы в кабеле, разработана профессором Брагиным С.М. [15], она описывается дифференциальным уравнением нагрева первого порядка. Используем эту модель для исследования тепловых процессов в обмотке трансформатора (возможность такого применения проверена экспериментально [16])
d0
г-+ 0 = (0 -©.)
V ном 0/
©о
■ температура окружающей среды;
dt
м
+ 0 ; (1)
окр ' v '
где 0 - температура наиболее нагретой точки обмотки трансформатора;
0ном - номинальная длительно допустимая температура изоляции;
т - постоянная времени нагрева обмотки;
ДО - ток нагрузки в момент времени
I - номинальный ток трансформатора.
В качестве исходных данных, как известно, может служить суточный график нагрузки энергопотребителя (ЭП).
Примеры ЭП: производственный участок, цех, предприятие. Несмотря на различную мощность объектов, подход к решению рассматриваемой технической задачи правильного выбора мощности питающего трансформатора может быть одинаковым.
Рассматриваемое промышленное предприятие малой мощности имеет следующий суточный график изменения активной мощности Р(/), заданный с почасовой точностью,
Р, кВт
^ час
Рис. 1. Суточный график изменения активной мощности предприятия: Рср = 115,043 кВт за сутки; Рсм = 194,075 кВт
На предприятии установлен автоматический регулятор реактивной мощности (см., например, [17]). В связи с малостью ординат суточного графика изменения реактивной мощности Q(t) предприятия этот график в дальнейших расчетах не учитывается.
Принимается приближенно, что £ ~ Р.
В этом случае по суточному графику нагрузки, изображенному на рис. 1, может быть выбрана полная мощность силового трансформатора £.
В проектной практике общепринятым является метод выбора мощности трансформатора £ по средней мощности за наиболее загруженную смену предприятия £см. Соответственно средняя мощность за наиболее загруженную смену предприятия по графику нагрузки на рис. 1 составляет Рсм = 194,075 кВт.
При вводе трансформатора в эксплуатацию ориентировочно около 10 лет назад электрические
нагрузки на предприятии были значительно ниже, поэтому первоначально был установлен трансформатор, номинальная мощность которого составляла £ = 160 кВА.
Однако при существующем графике нагрузки (см. рис. 1) процесс изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора
мощностью 160 кВА имел вид, изображенный на рис. 2. Учитывая тот факт, что максимальное значение температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора составляет ©обм.макс = 185,9 оС, летом прошлого года сработала защита, отключившая трансформатор. Осмотр трансформатора показал его высокий нагрев и стало ясно, что установленный трансформатор мощностью 160 кВА должен быть заменен на более мощный 250 кВА.
Процесс изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора мощностью 250 кВА имеет вид, изображенный на рис. 3.
0,
обм,
оС
^ час
Рис. 2. Суточный график изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора
&сбм номинальной мощности 160 кВА при температуре окружающей среды &окр = 20 оС; воб>м.макс = 185,9 оС
®обм, С
час
Рис. 3. Суточный график изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора
&обм номинальной мощности 250 кВА при температуре окружающей среды &окр = 20 оС; 0обм.макс = 87,96 оС
Учитывая, что номинальная длительно допустимая температура наиболее нагретой точки обмотки трансформатора, согласно ГОСТ 14209-97 [18], составляет ©обм ном = 98 оС, можно считать успешным выбор трансформатора мощностью 250 кВА для питания предприятия, имеющего суточный график нагрузки, изображенный на рис. 1.
Процессы изменения температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора ©обм (см. рис. 2 и рис. 3) получены путем решения дифференциального уравнения (1), в котором вместо отношения I(t)/I использовано отношение P(t)/P .; по-
ном ном
стоянная времени нагрева обмотки трансформаторов равна т = 1,6 часа.
Вывод: После выбора номинальной мощности трансформатора целесообразно выполнить расчет переходного процесса температуры наиболее нагретой точки обмотки трансформатора по уравнению (1).
Список использованной литературы
1. Электрические нагрузки промышленных предприятий /С.Д. Волобринский, Г.М. Каялов, П.Н. Клейн и др. - Л.: Энергия, 1971. - 264 с.
2. Волобринский С.Д. Электрические нагрузки и балансы промышленных предприятий. - Л.: Энергия, 1976. - 128 с.
3. Расчет электрических нагрузок промышленных предприятий и задачи его осуществления //Инструктивные указания по проектированию электротехнических промышленных установок. - 1978. -№ 3. - С. 13 - 18.
4. Фокин Ю.А. Вероятностно-статистические методы в расчетах систем электроснабжения. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 240 с.
5. Шидловский А.К., Вагин Г.Я., Куренный Э.Г. Расчеты электрических нагрузок систем электроснабжения промышленных предприятий. -М.: Энергоатомиздат, 1992. - 224 с.
6. Кудрин Б.И. О комплексном методе расчета электрических нагрузок //Изв. вузов. Электромеханика. - 1981. - № 2. - С. 209 - 210.
7. Дроздов В.А., Фридман С.А. О точности расчетов электрических нагрузок промышленных предприятий //Промышленная энергетика. - 1978.-№ 2. - С. 29 - 32.
8. Кудрин Б.И., Лосев Э.А. О необходимой точности методов расчета электрических нагрузок и оценки надежности систем электроснабжения промышленных предприятий //Изв. вузов. Электромеханика. - 1981. - № 12. - С. 1448 - 1451.
9. Вагин Г.Я. О причинах завышения расчетных нагрузок по нагреву //Промышленная энергетика. - 1980. - № 3. - С. 28 - 29.
10. Ермаков В.Ф. Анализ составляющих погрешности определения расчетной электрической нагрузки /Электрические нагрузки и электропотребление в новых условиях хозяйствования: Материалы семинара. - М.: МДНТП, 1989. - С. 93 - 96.
11. Ермаков В.Ф. Исследование процессов в электрических сетях: методы, средства, детерминированные и вероятностные модели. - Ростов н/Д: Изд-во Ростовского ун-та, 2003. - 288 с.
12. Силовые трансформаторы: Справочная книга /Под ред. С.Д. Лизунова, А.Е. Лоханина. - М.: Энергоиздат, 2004.
13. Киш Л. Нагрев и охлаждение трансформаторов /Пер. с венг. Под ред. Г.Е. Тарле. - М.: Энергия, 1980. - 208 с.
14. Быстрицкий Г.Ф., Кудрин Б.И. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов: Учеб. пособие для вузов. - М.: Издательский центр «Академия», 2003. - 176 с.
15. Брагин С.М. Электрический и тепловой расчет кабеля. - М.-Л.: Госэнергоиздат, 1960. - 328 с.
16. Ермаков В.Ф., Балыкин Е.С., Еволенко Н.А. и др. Опытное определение постоянной времени нагрева электрооборудования // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. - 2012. - № 1. - С.
66 - 68.
17. Красник В.В. Автоматические устройства для компенсации реактивной мощности в электросетях предприятий. - М.: Энергоатомиздат, 1987. -328 с.
18. ГОСТ 14209-97 (МЭК 354-91) Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов. -Минск: Межгосуд. Совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1997. - 80 с.
Moiseev Ju.V
Doctor of technical sciences, leading researcher, Physical-technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine, Kyiv
Tverdokhvalov V.A. Research associate,
Physical-technological Institute of Metals and Alloys of the NAS of Ukraine, Kyiv
Моисеев Ю.В.
доктор технических наук, ведущий научный сотрудник, Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, г. Киев
Твердохвалов В.А. научный сотрудник,
Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, г. Киев
NONDESTRUCTIVE CONTROL OF GRAPHITE SHAPE IN CAST IRONS НЕРАЗРУШАЮЩИЙ КОНТРОЛЬ ФОРМЫ ГРАФИТА В ЧУГУНАХ
Summary
The informations about the advantages and disadvantages of widely used acoustic methods for controlling shape of graphite in the cast irons and the possibility for use with this purpose magnetic method of point pole magnetization of controlled castings are adduced in this article.
Key words: graphite, cast iron, modification, nondestructive testing.
Аннотация
В статье приведены сведения о преимуществах и недостатках широко используемых акустических методов контроля формы графита в чугунах и о возможном использовании для этих целей магнитного метода точечного полюсного намагничивания контролируемых отливок.
Ключевые слова: графит, чугун, модифицирование, неразрушающий контроль.
Глобулярная форма графита в чугуне является наглядным и очевидным признаком эффективного изменения его структуры после специальной обработки жидкого металла модифицирующими добавками, способствующими повышению прочностных и улучшению ряда эксплуатационных свойств такого широко используемого в машиностроении конструкционного материала как чугун.
Металлографическая оценка степени сферои-дизации графита в чугуне не представляет сложности, но достаточно трудоемка и ограничивает оперативность управления технологическим процессом получения годных чугунных отливок.
Модифицирование чугуна приводит к существенному изменению его физических свойств, из которых для неразрушающего контроля наибольший интерес представляют акустические и магнитные свойства.
Многочисленными исследованиями [1, 2] установлено, что для оценки формы графита в чугунах наиболее предпочтительным является измерение скорости распространения ультразвуковых колебаний. Приведенный на рисунке 1 график [3] показывает зависимость скорости ультразвуковых колебаний в чугуне от степени сфероидизации графита в нем. Эту зависимость чаще всего практически используют для контроля формы графита в чу-гунах. Металлическая основа и соотношение структурных составляющих в ней также влияют на скорость распространения ультразвука, однако, это влияние намного меньше, чем влияние формы графита [4]. Можно было ожидать, что достаточно чувствительным к форме графита будет коэффициент затухания колебаний, однако погрешность измерений этого параметра достаточно велика (-10,0 % по сравнению с 1,0 % для скорости ультразвука).
