CC BY
12К достоинствам явнополюсных систем следует отнести:
- возможность получить большую амплитуду Н.С. полюса, используя мощные сосредоточенные катушки;
- простоту и технологичность конструкции.
К недостаткам:
- сильную взаимную зависимость усилий по осям в четырехполюсной конструкции;
- если магнитная система выполняется разъемной по межполюсному окну, то в магнито-проводе появляется дополнительный технологически^ зазор на участке, где проходит полный поток;
- сосредоточенные катушки имеют большую индуктивность, что отрицательно сказывается на быстродействии системы.
В явнополюсных системах с % = 2т практически полностью исключается влияние полюсов друг на друга и, следовательно, упрощается алгоритм управления системой.
В заключении отметим, что явнополюсные конструкции магнитной системы радиальных ЭМП наиболее полно проявляют свои достоинства в подшипниках относительно малой грузоподъемности. В системах большой мощности, как правило, рациональнее использовать неявнополюсную конструкцию магнитопровода, у которой статор выполнен по аналогии с маг-нитопроводом асинхронного двигателя. Анализ достоинств и недостатков таких систем выходит за рамки настоящей статьи. Отметим лишь то, что выбор конструкции магнитной системы должен основываться на дальнейших более глубоких исследованиях магнитных полей и оптимизационных расчетах ЭМП.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Магнитные и магнитогидродинамические опоры. Сост. В.Б. Метлин. Под ред. А.И. Берти нова. М.: Энергия,
1968.
2. Математическая модель радиального магнитного подшипника с распределенной зубцово-пазовой структурой статора./ Ю.А. Макаричев// Доклады межрегионального научно-технического семинара в г, Тольятти, Москва, НТЦ Газпром,1999.
3. Журавлев 10.И. Активные магнитные подшипники: Теория, расчет, применение.- СПб,: Политехника, 2003.-206с.
4. Макаричев Ю.А., Ткаченко КС. Теоретические принципы магнитного подвеса// Вестник Самар, гос. техн. ун-та. Серия «Технические науки». Вып. 37. 2005. с,105-107.
Статья поступила в редакцию ¡5 октября 2006 г.
УДК 621.311 : 621.365.2. (075.8)
А. В. Салтыков
МЕТОД РАСЧЕТА КОЛЕБАНИЙ НАПРЯЖЕНИЯ НА ШИНАХ ПИТАНИЯ ОДИНОЧНОЙ И ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ДУГОВЫХ СТАЛЕПЛАВИЛЬНЫХ ПЕЧЕЙ
Разработанный метод расчета колебаний напряжения отражает характер изменения уровней напряжения на шинах питания одиночной и группы параллельных дуговых сталеплавильных печей {ДСП), определяемых рашахами изменения токов или реактивных мощностей ДСП, обусловленных как технологическими возмущениями, так и характеристиками автоматических регуляторов мощности ДСП.
Дуговые сталеплавильные печи (ДСП), представляя собой мощную резкопеременную нагрузку, оказывают большое влияние не только на изменение уровней рабочего напряжения на общих шинах их питания, характеризуемых отклонениями напряжения, но и создают колебания напряжения в системе электроснабжения (СЭС), определяемые колебаниями тока дуги ДСП.
Изменения тока в фазах ДСП связаны с воздействием на него большого количества возмущающих факторов. Одновременно, для поддержания заданного тока ДСП как известно, применяются автоматические регуляторы мощности (АРМ) ДСП. Под воздействием возмущающих факторов ток дуги ДСП может отличаться от заданного тока уставки 1У, поддерживаемого АРМ и принимать, как показано на рис. 1, значения меньше тока уставки // или
больше тока уставки /?, создавая колебания тока дуги, размах которых целесообразно определять по выражению [1]:
и Л
АІ = 12 -=“• /у ~~'1у =аг~їу ~а\' - (а2 ~а\)‘ ¿у -
/і/ ¡V
(I)
где I/ и 12- соответственно, минимальное и максимальное значение тока в диапазоне его из/, 7,
менения; а2 = — ,0^ =— - коэффициенты, определяющие диапазон изменения тока ДСП;
1у
/ - ток уставки АРМ ДСП.
/, кА
.2(1 24^28 32] ¡(1 <10 М
Рис.1. Связь между колебаниями тока дуги ЛI и колебаниями напряжения Ы1, на шинах питания ДСП
Характер и значения колебаний (размахов) напряжения 311, на шинах питания резкопеременной нагрузки ДСП, что отражено на рис. 1, определяется характером изменений тока ДСП.
Как известно, размах изменения (колебания) напряжения 611, определяется разностью между максимальными итах и минимальными IIтп значениями огибающей напряжения:
■ и
§и(
и»
■100%,
(2)
которые могут быть определены через соответствующие им значения I/ и ¡2 тока дуги ДСП по выражениям
Vтах - ■'/З -Кпт -ах -1у 2)
(3)
^Лпіп - Л'К ПТ ’а2 ' 1у ■ ^2 »
(4)
где Кпт - коэффициент трансформации печного трансформатора; /,. - действующее значение тока уставки дуги ДСП, кА; 2 - полное сопротивление печного контура, Ом.
Размах изменения (колебания) напряжения определяется из выражения:
Я/, =
ПГ ■
100% =
л/З ■ /у -Кпт
(5)
СЛ,
{а{ -2] ~а2 72)-100%,
где I! и - значения полного сопротивления печного контура, соответственно, при значениях тока дуги и и /2, которые могут быть получены с учетом параметров питающей сети и режима ДСП по выражениям
ии„-8„-а1!1-иисх-Хк)1Г^г 2 Г1 '7у
7з ■ К!П ■«[ • 1у ■ 5Ю
иысх • 5,, - - /£ • иисх ■ з
™ _ \|а2‘^У
—---
у!3-Кпт •а2-}у-5кз Выражение (5) подстановкой в него (6) может быть приведено к виду:
зи, = 3'Ь'1У‘ХУ'и^^А. 100%, (7)
'ел;
КЗ ном
где Ху - индуктивное сопротивление печного контура, соответствующее току уставки; /3 -коэффициент колебательности, определяемый соседними экстремальными значениями тока дуги.
Коэффициент колебательности тока дуги может быть определен по выражению:
/}^а2-3у[(4 -аг11а? . (8)
В ряде случаев нагрузку ДСП целесообразно представлять значением реактивной мощности 0У при рабочем токе, соответствующем току уставки:
0У=3-11-Ху. (9)
Тогда значение размаха изменений напряжения (7) будет определяться выражением:
. $ц -ь.:2у.:.и¥сх:_Р_лт%^ (]0)
*кз-ином
Для определения размахов изменения напряжения на общих шинах питания группы параллельных ДСП Зи, фМ, %, предложенный выше метод может быть использован с некото-
рыми уточнениями.
При условии, что /, - ток уставки ДСП №1, а /2)1- ток уставки ДСП №2, обозначим а\ и &2 — отклонения оттока уставки ДСП №1 и ДСП №2 соответственно в меньшую сторону, а а" и «¡¡-соответственно отклонения в большую сторону.
Тогда значения токов для указанных случаев могут быть описаны выражениями: для ДСП№1:
/( =а{-т[ -1[экз_ =а[ ■ 1]у; (II)
1\-а1'т\']\ж,=а\-1\у\ (12)
для ДСП №2:
Г2 = а2 -т2 ■ ~а2 ‘ ^2у ’ (13)
¡2 = а2 т2 -/23^ ~а\ •12у. (14)
Значения индуктивных сопротивлений для соответствующих случаев можно записать в виде:
для ДСП №1:
для ДСП №2:
^^«гЗ — 1 <15>
уссгт 1
-¡/-г— ; С«
у а] ■т]
^-»,2-а-г—; <|7>
у а2 ■ т2
а2т2
Значения реактивной мощности при рассчитанных значениях тока дуги и индуктивных сопротивлений для рассматриваемых условий могут быть определены выражениями: для ДСП №1:
а'=з-(/п2-*;
еГ=з-(/Г)2-^Г
(19)
(20)
для ДСП №2
й=3-(/2>2-*2 (21)
0г =3*(/г)2(22)
Тогда максимальное значение напряжения на шинах питания двух параллельных ДСП
будет определяться из выражения:
и' =
^ тах
*кз
а минимальное значение напряжения:
5*
и". = .
^ шш
(23)
(24)
’ЛЗ
Размах изменения напряжения, определяемый как разность между максимальным и минимальным значениями напряжения для двух параллельных ДСП будет определяться из выражения::
цет-[^-на,+&)1 г+й)]_
<ЯУ, = и' - =
I шах пмп
>ЛГ3
(25)
Подставив в выражение (25) соответствующие выражения (11 ...22), получим выражение для размаха изменения напряжения:
= и’тах = (26)
з-г/ -6
»/о
'IV
а
»2 „(2
-а, ■
+ /•
Колебания напряжения, возникающие на общих шинах питания за счет резко переменной нагрузки группы параллельных ДСП, можно рассчитать путем подстановки в общее выражение (2) полученного выше выражения (26):
зи.„м = °так юо% =
I „сум * *
^ мл и
(27)
3 -иисх ■6100% ]} • „*2 х\У „(2 + /2 . гг”2 Х2у гг'2 *2 у 1
$кз ^ ном м у Г 1 № 2у _ 1
Полученное выражение (27) для расчета суммарных колебаний напряжения от переменной нагрузки параллельных ДСП может быть упрощено за счет использования коэффициентов колебательности /3\ и рг каждой из ДСП: для ДСП №1:
для ДСП №2:
Тогда выражение (27) будет иметь следующий вид:
(28)
\ £ А
Я1,мт= ■3'-т'Ь'1°°°/‘ {/¡^ + /|, • *2, ■ А) (30)
^лз 'иНОМ
Суммарные колебания напряжения на шинах питания ДСП в ряде случает целесообразно определять с помощью значений реактивной мощности каждой из параллельных ДСП №1
Оу.ЦК) и ДСП №2 Яу^(0 (9) по выражению:
„ Ь-1) игу ' 100% { \
^¡МН) 7}------\QyMH) ’ Р\ + 0у,М(1) ' Рг) (30
лКЗ'иИОМ .
Для частного случая двух одинаковых ДСП, работающих в одинаковых условиях при одном и том же значении тока уставки 1у, с одинаковыми отклонениями от значения тока уставки I , из (27) получим результат, совпадающий с выражением (7), при учете двух печей в рассматриваемом варианте:
(32)
КЗ * ном
где 1у =1\у =1гу— значение токов уставки для двух одинаковых ДСП; ху = Л; = х2 - значение индуктивных сопротивлений печей при соответствующем значении тока уставки 1у;
= <х\ = ОСу отклонение тока от тока уставки 1у в меньшую сторону; а” = =а2- отклонение тока от тока уставки 1у в большую сторону; /? = а2' ~а\ ’V*? ~ обозначен-
ный ранее (8) коэффициент колебательности тока дуги одиночной ДСП.
Таким образом, с помощью полученных выражений можно определить колебания напряжения на шинах питания как одиночных, так и параллельных ДСП, а при известных коэффициентах колебательности токов, в частности, определяемых характеристиками автоматических регуляторов мощности ДСП, также использовать их для разработки условий электромагнитной совместимости ДСП с СЭС по колебаниям напряжения.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1, В. М. Салтыков, О. А. Салтыкова. Электромагнитная совместимость луговых сталеплавильных печей в системах электроснабжения промышленных предприятий: Учеб. пособие. Самара. Изд-во СамГТУ, 2005. 107 с.
Статья поступила в редакцию 15 сентября 2006 г.
УДК 621.365.5; 621.745 A.B. Сидоров
ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЛАВКИ МЕТАЛЛА ИНДУКЦИОННЫМ МЕТОДОМ
Рассматривается эффективность шавки металла индукционным методом в сравнении с другими альтернативными видами плавки, использование индукционного нагрева в «дуплекс-процессах».
Плавка металла является одним из важнейших звеньев производственного процесса в металлургии и машиностроении, влияющая на производительность, энергоемкость и материалоемкость производства, себестоимость и качество продукции. Выбор же метода плавки существенным образом отражается на технико-экономических показателях продукции. Здесь необходимо учитывать технологичность и мобильность производства, его объемы, стоимость сырья и энергоносителей, качественные показатели продукции и другие факторы. Наиболее распространены для плавки чугуна и стали плавильные агрегаты, использующие огневые методы - печи-вагранки и электронагрев - индукционные и дуговые печи. Индукционные печи средней частоты (ИПСЧ) обладают несомненными техническими и экономическими преимуществами, обусловленными эффектом внутреннего нагрева шихты вихревыми токами й потерями на перемагничивание ферромагнетиков в сильных электромагнитных полях по-
