CC BY
59
4. Переходные процессы при законах оптимального управления протекают с потреблением реактивной мощности. В этом смысле выгодно отличается режим управления по минимуму потерь при постоянстве потока, при котором суммарное потребление реактивной мощности от преобразователей наименьшее. В то же время в режиме минимума потерь при переменном потоке наблюдается наибольшее потребление реактивной мощности. Установлено также, что при минимизации тока статора потребление реактивной мощности идет в основном со стороны ротора, а в режиме минимума тока ротора, наоборот, со стороны статора. Промежуточное положение занимает режим управления по минимуму потерь при переменном потоке.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Шакарян Ю.Г. Асинхронизированные синхронные машины [Текст] / Ю.Г. Шакарян. М.: Энергоатомиздат, 1984. 192 с.
2. Вейнгер А.М., Серый И.М., Янко-Триницкий А.А. Автоматически регулируемый по скорости реверсивный электропривод с асинхронизи-рованным синхронным двигателем [Текст] / А.М. Вейнгер , И.М. Серый, А.А. Янко-Триницкий // Электротехническая промышленность. Сер. Электропривод. 1984. Вып.6(128). С.4-7.
3. Поляков В.Н. Экстремальное управление электрическими двигателями [Текст] / В.Н. Поляков, Р.Т. Шрейнер; Под общей ред. д-ра техн. наук, проф. Р.Т. Шрейнера. Екатеринбург: УГТУ-УПИ, 2006. 420 с.
УДК 62-83: 621-31
Завьялов Е.А., Петушков М.Ю., Завьялов А.С.
(ГОУ ВПО «Магнитогорский Государственный Технический Университет», г. Магнитогорск)
МЕТОДИКА ПРОЕКТИРОВАНИЯ АНТЕННОГО УСТРОЙСТВА
Для российских энергопотребителей, очень важной является задача анализа качества питающей сети, помощью проведения периодических измерений гармоник тока, напряжения, анализа провалов и перенапряжений и ряда других параметров, с непрерывной передачей в цифровой форме на центральный пульт посредством радиомодемной связи. Работу подобных систем зачастую определяют радиостанции 1Р21С-4, выполняющие функции основы радиоканала.
Основными параметрами радиостанций являются мощность несущей частоты передатчика, максимальная девиация частоты передатчика, частота передатчика, чувствительность модуляционного входа, частота передатчика, частота генератора вызова, чувствительность приемника, выходная мощность приемника на телефоне и громкоговорителе, частота гетеродина приемника.
При измерении параметров возимых радиостанций напряжение первичного источника питания должно быть 12±0,2 В, а стационарных 220±5 В частотой 50 Гц. Измеренные параметры радиостанции не должны быть хуже приведенных в Руководстве по эксплуатации.
Перед началом измерений параметров радиостанции необходимо отключить радиомодем от радиостанции. Для контроля параметров передатчика подсоединить аппаратуру согласно рис. 1.
Рис. 1. Схема подключения приборов при проверке параметров передатчика
Для измерения мощности передатчика в отсутствие модуляции включить радиостанцию в режим «Передача». Вольтметром В7-26 измерить напряжение на эквивалентном нагрузочном сопротивлении Э9-77/1 (Р=50 Ом). Мощность передатчика (в ваттах) Р=112/Р.
Чувствительность модуляционного входа, и максимальной девиации частоты передатчика. Подсоединить аппаратуру согласно Рисунка 1. Выход генератора ГЗ-109 подключить к контакту «микрофон» приемопередатчика.
Радиостанцию включить в режим «Передача». Настроить измеритель модуляции на частоту передатчика. Установить сигнал от генератора ГЗ-109, такого уровня, чтобы на частоте 1000 Гц получить девиацию 3 кГц. Напряжение генератора ГЗ-109, измеренное милливольтметром ВЗ-38, является чувствительностью модуляционного входа передатчика. Затем уровень входного сигнала увеличить в 4 раза. Сохраняя постоянный уровень входного сигнала, изменять частоту в диапазоне от 300 до 3400 Гц и определить максимальную девиацию по прибору СКЗ-39.
Проектирование антенного устройства
Для расчета параметров антенного устройства необходимы следующие данные:
1. Диапазон рабочих частот 33-36 МГц.
2. Максимальная мощность несущей передатчика 15 Вт.
3. Питание осуществляется фидером с 7=50 Ом. Средняя частота рабочего диапазона
33 + 36
f
J ср
2
■■ 34,5 МГц
Средняя длина волны рабочего диапазона
х - — - з'108
/ср 34,5' 106
¡8,7 м
Длина несимметричного вибратора
I = ^ = 87 = 2,175 м 4 4
Активную и реактивную составляющие входного сопротивления можно определить, пользуясь графиками на Рисунок 2(а, б).
700
!5в 1 200" 250" SO" \10D° 150" I 200° 250"
л/t л/г i/л-зео" х/б а/2 1/л-збо'
a - активная, б - реактивная составляющие входного сопротивления
Рис. 2. Зависимость входного сопротивления диполя, расположенного над идеальным экраном, от электрической длины 1/Х и толщины
1/d диполя
Из графиков видно, что при длине диполя У4 влияние отношения 1/6. (где 6 - диаметр излучателя) очень мало и Ра « 30-50 Ом, Ха « 5060 Ом.
Диаметр излучателя d, поэтому определяется в основном мощностью передатчика, т.е. токами, протекающими в излучателе. При мощности несущей менее 100 Вт рекомендуется
1/6 =1000 - 100. Чем меньше 1/6, тем выше добротность и КПД излучателя.
Таким образом
^ = 2,175 ^ 2Д75 = 2 т 20мм 1000 100
Для согласования входного сопротивления антенного устройства с линией, имеющей волновое сопротивление 50 Ом, необходимо использование согласующего устройства.
Разработка антенно-согласующего устройства
Входное сопротивление антенны состоит из двух составляющих: активной и реактивной. Реактивная составляющая может быть емкостной или индуктивной.
Антенну считают настроенной, если реактивная составляющая равна нулю, и согласованной, если активная составляющая равна входному сопротивлению передатчика.
Невозможно сделать согласующее устройство, которое бы позволило согласовать антенну, имеющую любое входное сопротивление. Поэтому все АСУ проектируются для работы на определенной частоте и при определенном диапазоне входных сопротивлений антенны. Проанализировав зависимости активной и реактивной составляющей от длины излучателя антенны, можно сделать вывод, что диапазон входных сопротивлений антенны:
Za = (10+200) ± j 100 Ом
Средняя частота рабочего диапазона
f ср=34.5 МГц
Для изучения влияния согласования на качество связи, мощность, излучаемую антенной, и другие показатели связи, разрабатываемое антенно-согласующее устройство должно обеспечивать возможность некоторого рассогласования антенны и передатчика.
Для того, чтобы настроить антенну, необходимо скомпенсировать реактивную составляющую сопротивления антенны.
С этой целью последовательно с антенной включаются индуктивность и переменная емкость (рисунок 3).
Рис. 3. Компенсация реактивной составляющей входного сопротивления антенны
Расчет элементов данной схемы необходимо начинать с выбора регулирующего элемента и затем, исходя из его данных рассчитывать индуктивность L.
Выбор переменных конденсаторов очень ограничен, поэтому выбирать пришлось из конденсаторов, которые есть в наличии. Выбор остановился на конденсаторе КПВ-600 со следующими основными данными: Cmin=20 пФ,
Cmax=200 пФ, Umax=300 В. Как видно из этих данных конденсатор удовлетворяет всем требованиям.
На средней частоте рабочего диапазона fcp=34.5 МГц
a>cp=2nfcp=216.7106 рад/c;
X c min = (l I (Ocp ■ Cmax)=23 OM;
X c max = (l I (cp ■ Cmin)=230 OM.
Диапазон изменения емкостного сопротивления позволяет регулировать реактивную составляющую в пределах ±j 100 Ом.
Среднее емкостное сопротивление
X c ср = (X c max - X c min) I 2= 103.5 Ом.
Индуктивность L должна быть такой, чтобы
Xl — Х с ср = 0;
Xl=Xc ср=103.5 Ом;
(Ocp ■ L=103.5 Ом;
L=103.5Ia>cp =5 10-7 Гн.
Максимальный ток в антенне
7 "ax N г Ч I5 = 1-23(
Следовательно катушку индуктивности можно выполнить из медного провода СРЗ ММ 0.8 мм.
Для воздушных соленоидов
N2
Ь = До 1--^»
кат
где до=12.6 -10-7 Гн/м - магнитная постоянная
д =1 - относительная магнитная проницаемость воздуха
N - число витков
1кат - длина катушки
Э - площадь одного витка
Зададимся диаметром катушки с1=8 мм и числом витков N=13, тогда
Б=(ж б2) / 4 = 5 -10 5 м2
, =ДДо^ = 126 ■ 1°"' -1°'' ■ 13' = о.о22 и
кат Ь ' ■ 10"7
После настройки антенны, ее сопротивление равняется Ра. Теперь необходимо согласовать вход настроенной антенны с выходом передатчика.
Для согласования активного сопротивления используется автотрансформатор (Рисунок 4).
Рис. 4. Согласующий автотрансформатор
Чтобы рассчитать входное сопротивление представленной схемы, необходимо воспользоваться схемой замещения нагруженного автотрансформатора (рис. 5) .
Рис. 5. Схема замещения автотрансформатора
71 - комплексное сопротивление характеризующее индуктивность рассеивания первичной обмотки.
72 - комплексное сопротивление характеризующее индуктивность рассеивания первичной обмотки.
7о - комплексное сопротивление характеризующее потери.
7на • сопротивление нагрузки для схемы замещения при-
веденного трансформатора.
Так как 70>> 7-1 « 72 ', то можно считать 70=<», то есть пренебречь потерями в сердечнике. Тогда 1о=0 и можно воспользоваться приближенной схемой замещения автотрансформатора (Рисунок 6).
Рис. 6. Приближенная схема замещения автотрансформатора
Комплексные сопротивления 71=Р1+уХ1 для первичной обмотки и 72'=Р2'+/Х2' для вторичной обмотки являются постоянными. Они практически не зависят от токов и напряжения ^х .
Если сделать автотрансформатор с малым числом витков и малым активным сопротивлением обмоток, то сопротивлениями 71 и 72' также можно пренебречь.
Следовательно входное сопротивление автотрансформатора, нагруженного на настроенную антенну с сопротивлением Zна = Ра равно
гвх = К • (^гг),
где гвх - входное сопротивление АСУ
Ра - активное сопротивление антенны
W1 - число витков первичной обмотки - число витков вторичной обмотки
Регулирование входного сопротивления можно осуществлять изменением отношения W1/W2.
При РРа=10 Ом необходимое W1/W2 =2.2
При Ра=200 Ом необходимое W1/W2 =0.5
Общая схема антенно-согласующего устройства, удовлетворяющего перечисленным требованиям изображена на Рисунок 7.
S А
радио-
-Jf-
Рис. 7. Принципиальная схема антенно-согласующего устройства
SA1 - десятипозиционный переключатель типа ПГ2-5-10П1НВ L2 - выполняется из провода СРЗ ММ 0,8 мм, 9 витков, отвод от 4 витка, считая от земли.
Таким образом приведённая выше методика позволяет настраивать стандартный радиомодемный комплекс в составе телеметрической системы контроля и управления качеством электроэнергии при использовании стандартной контрольно-измерительной аппаратуры.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Котоусов А. С. Теоретические основы радиосистем. Радиосвязь, радиолокация, радионавигация. — М.: Радио и связь, 2002. — 224 с: ил.
2. Белкин Н.А. и др. Актуальные вопросы исследований распространения радиоволн, электромагнитной совместимости, ан-тенно-фидерных устройств средств радиосвязи и радиовещания. -Под ред. Г. И. Трошина - М.: САЙНС-ПРЕСС, ИПРЖР, 2002, 128 с.
3. Кузьмин В.М. и др. Радиостанции комплекса «Лен». №1.: Радио и связь, 1985.
4. Беньковский 3. Аппинский Э. Любительские антенны коротких и ультракоротких волн. М.: Радио и связь, 1983.
УДК 621.3.07
Радионов А.А., Пермякова О.В., Шохин В.В.
(Магнитогорский государственный технический университет им.Г.И.Носова)
ПОВЫШЕНИЕ ТОЧНОСТИ ПРОКАТКИ ПРИ СТАБИЛИЗАЦИИ МОМЕНТА ПРОКАТНОГО ДВИГАТЕЛЯ
Для сорто-проволочных прокатных станов известна система регулирования, которая стабилизирует момент прокатного двигателя [1,2]. При стабилизированном моменте прокатного двигателя рассматриваемой клети и изменении технологических условий прокатки в этой клети, т.е. при изменении исходных размеров проката, предела текучести материала проволоки, коэффициента трения в очаге деформации, будет изменяться переднее натяжение для первой клети. При увеличении исходных размеров, предела текучести и коэффициента трения натяжение также будет увеличиваться, но при этом в отличие от других технологических условий оно будет влиять на уменьшение размеров, в то время как другие технологические условия увеличивают размер проката в направлении обжатия. Можно предположить, что при применении системы стабилизации момента прокатного двигателя будет наблюдаться выравнивание размеров проката.
Следует определить степень влияния указанных факторов при прокатке на отклонения размеров профиля и оценить эффективность применения системы стабилизации момента прокатного двигателя с целью уменьшения отклонений размеров прокатываемого профиля от заданных. Исследовалось влияние исходных размеров проката, коэффициента трения в очаге деформации, предела текучести прокатываемого металла, величины натяжения на размеры профиля при прокатке на двухклетевом прокатном стане с четырехвалковыми калибрами.
