CC BY
32
лителя и знаменателя, кроме коэффициентов при путём численной аппроксимации указанного вектора. При этом передаточная функция вертикальной качки судна принимает вид:
ггМ °>48*2+0>44*+1>54 (3)
^ 1 +0,53^ + 1,54
Амплитудная частотная характеристика, соответствующая этой передаточной функции, построена на рис. 2 (линией) совместно с графиком вектора табличных значений, выполненного точками. Видно, что обе линии практически совпали, что свидетельствует о справедливости предложенного описания передаточной функции вертикальной качки.
Для судна с другими размерами параметры передаточной функции предлагается находить на основании коэффициентов выражения (3) и отношения собственной угловой частоты вертикальной качки этого судна к 1,2 с"1.
ЛИТЕРАТУРА
1. Справочник по теории корабля: в трех томах. Том 2. Статика судов. Качка судов. Судовые движители / Под ред. Я. И. Войгкунского,- Л.: Судостроение, 1985 - 440 с.
2. Ремез, Ю. В. Качка корабля,- Л.: Судостроение, 1983. - 388 с.
Коршунов В.Н., Кувшинов Г.Е.
ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ УПРАВЛЯЕМЫХ ВЬШРЯМИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ В СУДОВЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ
В последнее десятилетие в электротехнике наблюдается всё расширяющееся применение управляемых импульсных выпрямителей и инверторов напряжения, а также их сочетания в виде преобразователей частоты, выполненных на базе ЮВТ-транзисторов. Переключения этих транзисторов производятся с высокой частотой- от 5 кГц до 10 кГц. Такие выпрямители позволяют потреблять из сети практически синусоидальные токи. Первые гармоники этих токов могут иметь любое значение коэффициента мощности как индуктивного, так и емкостного характера. Инверторы создают практически синусоидальные напряжения с частотой от долей до сотен герц при широком диапазоне изменения амплитуды первой гармоники выходного напряжения. Преобразователи частоты обеспечивают прохождение потока мощности в обоих направлениях: от сети к потребителю и, наоборот, от потребителя в сеть [1,2].
Последние образцы ЮВТ-транзисторов могут работать при напряжениях до 6,5 кВ с токами до 1000 ампер. При этом их масса составляет всего несколько килограммов. Применяемые на выходе управляемых выпрямителей напряжения и на входе инверторов напряжения конденсаторы имеют при той же ёмкости массу, в несколько раз меньшую, чем у оксидных конденсаторов предыдущего поколения. Перечисленные замечательные свойства таких преобразователей привели к тому, что в новых разработках они полностью вытеснили выпрямители тока и инверторы напряжения, выполняемые на основе тиристоров. Новые полупроводниковые преобразователи уже успешно используются в ветроэнергетике [1], в электроприводах [2] и, в качестве регулирующих элементов, в управляемых линиях передачи электроэнергии [3].
Нетрудно сделать прогноз, что в ближайшем будущем такие преобразователи найдут самое широкое применение и в судовой электротехнике. В первую очередь этот прогноз относится к регулируемым электроприводам. Применяемые теперь электроприводы постоянного тока с тиристорны-ми преобразователями потребляют трапецеидальные токи, что создаёт появление высших гармоник в сети. Кроме того, при постоянном моменте двигателя потребляемый из сети ток также имеет постоянное действующее значение, при снижении скорости двигателя снижается коэффициент мощности, потребляемой из сети. Электроприводы переменного тока с тиристорными преобразователями частоты тоже заражают сеть токами высших гармоник, но основной недостаток таких электроприводов -это громадная масса преобразователя, которая намного больше массы двигателя. Указанные недостатки устраняются переходом к электроприводам переменного тока с преобразователями частоты, выполненными на основе ЮВТ-транзисторов. Эти преобразователи потребляют практически синусоидальный ток и имеют массу меньшую, чем у двигателя.
Нерегулируемый асинхронный электропривод, мощность которого соизмерима с мощностью генератора, теперь запускается с помощью пусковых резисторов. Нетрудно предположить, что такой электропривод заменят на регулируемый с указанными преобразователями частоты. Эти преобразователи будут иметь массу, соизмеримую с пусковыми резисторами в сочетании с контакторами. Такое решение исключа-
ет появление кратковременных сверхтоков и больших провалов напряжения сети при повторном, прямом, включении асинхронного двигателя. В ряде случаев регулирование параметров напряжения статора будет производиться не только на время пуска, но и в длительных режимах работы с целью повышения экономичности электропривода при снижении его момента нагрузки.
Следует ожидать, что грузовые и подобные им электроприводы с многоскоростными асинхронными двигателями будут заменены на электроприводы с односкоростными двигателями. И в этом случае исключаются сверхтоки, возникающие при пуске двигателя и переключении его обмоток, а также сопровождающие эти сверхтоки провалы напряжения.
Ещё одно прогнозируемое применение управляемых выпрямителей напряжения - это регулируемые источники напряжения постоянного тока, используемые, например, для зарядки аккумуляторов. В этом случае неизменное напряжение на выходе выпрямителя будет превращаться в регулируемое с помощью импульсного преобразователя постоянного тока, выполненного на основе IGBT-транзисторов. Преобразователь работает с такой высокой частотой широтно-импульсной модуляции, которая недоступна тиристорным преобразователям. При этом обеспечивается резкое сокращение массы элементов фильтра, сглаживающего выходное напряжение регулируемого источника.
ЛИТЕРАТУРА
3. Heier S. Grid integration of wind energy conversion system. - England, Chichester: John Willey &Sons Ltd, 1998.-380 p.
4. Mohan N., Undeland T.M., Robbins W.P. Power electronics. Converters, Applications, and Design. USA, Hoboken: John Willey &Sons Ltd, 2003. -802 p.
5. Yong Hua Song and Allan T Johns-London: The institution of Electrical Engineers, 1999 - 592 p.
Кувшинов Г.E., Урусова Е.В.
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИСПЫТАНИЯ АППАРАТОВ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ
В настоящее время в электротехнике наблюдаются революционные изменения в области измерения электрических токов: токи, имеющие постоянную составляющую, измеряют миниатюрными датчиками Холла, которые, например, помещают в радиатор мощного транзистора, а переменные токи измеряют дифференцирующими индукционными преобразователями (ДИПТ), которые также называют трансреакторами или катушками Роговского. ДИПТ отличаются от трансформаторов тока (ТТ) тем, что они работают в режиме, близком к холостому ходу. Это отличие обеспечивает снижение их массы в сотни и тысячи раз по сравнению с массой ТТ, измеряющих такие же токи при таком же выходном напряжении. Чаще всего ДИПТ выполняются без ферромагнитного сердечника, но применяют также ДИПТ, имеющие такой сердечник, но с воздушным зазором. Благодаря такой конструкции ДИПТ обладают и другими преимуществами по сравнению с ТТ: линейная, без насыщения, характеристика вход-выход; значительно меньшее проявление гистерезиса или полное отсутствие его; отсутствие снижения коэффициента передачи под действием апериодических оставляющих в измеряемом токе. Недостаток ДИПТ: они должны дополняться интегратором, восстанавливающим форму измеряемого тока по его производной, а также источником питания этого интегратора.
Выполненные в ДВГТУ теоретические и экспериментальные исследования доказали, что в некоторых приложениях можно использовать ДИПТ без интегратора и его источника питания. В частности, их можно применять таким образом, если форма измеряемых токов практически не отличается от синусоиды. Тогда и близки к синусоиде по форме и производные таких токов. При синтезе устройств, содержащих ДИПТ, необходимо учитывать, что первая гармоника выходного напряжения ДИПТ на 90° опережает первую гармонику измеряемого тока. На этом основании создан ряд устройств токовой стабилизации, обеспечивающих равномерное распределение реактивных токов между параллельно включёнными источниками [1-4].
Полученный опыт можно использовать при синтезе других устройств защиты и автоматики электроэнергетических систем. В частности, целесообразно выполнить разработку устройств дифференциальной защиты. Проще всего с применением ДИПТ осуществлять продольную дифференциальную защиту тех участков электрических цепей, в которых при нормальной работе токи в начале участка равны токам в его конце. Такими цепями являются генераторы и линии передачи. Устройство дифференциальной защиты должно сравнивать напряжения ДИПТ, которые индуктивно связаны с
