CC BY
7
относятся ju,p и А. В качестве массивной обметки наиболее перспезоиБными материалами являются железо-медные сплавы марок СМ
' А<Ш---- ' ~ ... - ---- • V-
3,4]. - .
Были /проведены .оштагазационвые расчеты ТАД,-; выполненного- в габаритах IM)Л8 м, h=0.04 м, при параметрах сети U==i27 В, f =50 Гц. Потери двигателя ограничивались величиной 450 Вт, что соспгветствовало допустимым значениям линейной нагрузкии плотности тока ев обмопсе статора. . . • ' •
Программа вьшолнена в среде Mathcad - 2001 Pro, где для поиска оптимума используется стандартная функция - Minimize. Алгоритм поиска мишшума основан на методе Quasi-Newton.
Результаты частной оптимизации дали следующее; _; Мпщах =2.84 Н.м? 1птш = 1.7A, cos<p=0.73, t =0.077с, 2Р = 450 Вт, М7= 0,
, )• | •• 4 •• • • •/ ] ' «О « • I • •• ^ •• N
1=2.24 А.
тЗ| • , *
* • • »•
Результаты оптимизации по обобщенному критерию для .ТАД с . различными материалами ротора приведены в таблице 1.
Таблица 1.
Результаты оптимизации по обобщенному критерию для ТАД с различными
' материалами ротора
• Ротор « • «1 • Р^ 10* Л* Ю'3 V ' Мэ • • In • • 1 1 ' • • COS (р • < • • t • *• м2 • • I»
* • Ом.м м Н.м А ■в 1 с Н.м А
Медь 1 2.24 0.2 2.57 2.06 0.69 0.084 0.23 2.53
СМ-60 12 6 ~ -0.3 2.65 1.91 0.71 0.089 • 0.24 2.4
СМ-40 32 8 0.9X1 2.7 1.92 0.72 0.085 0.32 2.43
СМ-30 40 10 1.6 *** •• •• 1.86 0.72 0.035 1 « 0.32 • • 2:33-
СМ-25 4« 14 2.71 1.84 , - -0.73 0.08 0.28 2.3
СМ-19 89 16 1.45 2.65 1.91 0.73 0.084 * _ 0.27 2.4
Ст.З 250 п 1.98 2.38 1.93 0.7 0.10 0.42 2.43
Оптим •V 250 • • . 2.24 -' 0.96 • • ■ • • а- а 2:77 1.81 • • # • 0.73 - »• • • *Л 0;08 0:2 2.3"- т
• 4 . , ' р ,
• • I * л . •
# « • I ( •• • М •••• • •! •*>••• А* •» » • . ••• Г —•• »1
. Результаты расчетоа коказьшают, что наилучшие двдщ^еские -показатели обеспечивает пока несуществлтещий сплав с магнитной проницаемостью стали и удельным сопротивлением меда. Выполнение обмотки ротора из меди увеличивает намагничивающий ток, что ухудшает свойства двигателя. Из известных сплавов лучшие характеристики дает СМ-25, однако при выборе любого материала обмотки ротора всегда находится вариант, при котором критериальные параметры близки к их оптимальным значея&ям, толщина Д при этом изменяется в широких пределах. Величина обратного момента составляет не более 10% от
момента в-трехфазном симметричном режиме. Величина ударного тока на
• . 1 ' . • - .
• * а '
I . « . •
и •
20-30% превышает установившийся ток короткого замыкания, что объясняется большим сопротивлением ротора.
Исследования влияния числа пар полюсов на характеристики ТАД показали, что в заданных габаритах оптимальное число является строго определенным (р ~ 2). Уменьшение числа полюсов приводит к увеличению вылета лобовых частей и уменьшению, таким образом, активной поверхности зубцовой зоны статора. Увеличение числа полюсов и, следовательно, числа зубцов ограничено величиной bz^.
Отличительной особенностью ТАД, по сравнению с АД обычного исполнения, являются заниженные значения индукции в зубцах, величина которой не превышает 03 - 0.4 Тл, что связано с ограничением по величине минимальной ширины зубца по внутреннему диаметру статора из технологических соображений. ,
л
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
• ш * ' • '
f • "»•
т
\. Орлов И.Н., Маслов СИ. Системы автоматизированного проектирования электромеханических устройств. М.: Энергоиздат, 1989. 296 с.
2. Тазов Г.В., Хрущев В.В. Автоматизированное проектирование электрических машип малой мощности. Л.: Энергоатомиздат, 1991. 336 с.
4
3. Могилышков B.C., Олейников А.М., Стрельников А.И. Асинхронные двтзтели с двухслойным ротором и их применение. М.: Эяергоиздат, 1983. 120 с.
4. Kislicin A.L., Draitriev V.N. Development and researches of built-in asynchronous motors for direct-drive eleclric drives. Processing of the 2nd international scientific snd technicai conference on unconventiotial eleciromechanical systems, Poland, Szczecin and Miedzyzdxooje, 1996. pp.247-253.
4
Ш
Дмитриев Владимир Николаевич, кандидат технических наук, докторант кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Окончил Томский политехнический институт. Имеет
статьи в области электромеханики.
*
УДК 621 314.632
• • • »
МЛ. БОРОВИКОВ, М.В. ПЕТРОВА
ПОД ЗА РЯД НАКОПИТЕЛЬНОЙ ЕМКОСТИ КОМПЕНСИРУЮЩЕГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ОТ СЕТИ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ЖИЛОГО ЗДАНИЯ
• • * »• к • • «
• I
• •
»
Рассмотрен режшл под заряд с: накопительной емкости компенсационного преобразователя высших гармоник и реактивной мощности. Классическим методом рассчитаны переходные процессы для определения параметров преобразователя с учетом заданных величин.
щ
« 4,
Режим работы сети электроснабжения жилого здания обусловлен включениями нагрузок различного характера, в том числе и нелинейных. Качественные показатели электрической энергии могут характеризоваться наличием реактивной индуктивной мощности и высших г армонических напряжения и тока. При достижении тока сети с подобными нарушениями определенного значения должен включаться в работу компенсирующий •преобразователь на базе инвертора напряжения с накопительной емкостью.
Силовая часть компенсирующего преобразователя показана на рис.1.
11 •
Компенсирующий преобразователь должен иметь на обкладках накопительной емкости напряжение 1)а, =450-5-480В, которое больше
амплитудного напряжения сети, для последующего инвертирующего режима, компенсирующего реактивную индуктивную мощность и высшие гармонические сети электроснабжения.
Система управления (СУ) от даггтиков тока и напряжения осуществляет оперативное включение компенсатора на подзаряд накопительной
емкости, а затем управляет ключами в инвертирующем режиме. -
• !
Так как закон включения нагрузок сети хаотичен, то работа преобразователя производится в ждущем режиме. Напряжение накопительной емкости может значительно снижаться от рабочих диапазонов. При замыкании QFj и QF-2 СУ подает сигнал на запирание транзисторов IGBT Т2 и Т4 и на отпирание Ti и Тз. Пусть напряжение накопительного конденсатора Ск UCK = 4005. Хота сигнал на отпирание T¡
и Тз дан, но они остаются закрытыми из-за положительного напряжения сети. Поэтому ток сети достигает максимального значения за счет роста тока компенсатора iK (/).
Ток заряда накопительной емкости обусловлен параметрами сети: активным сопротивлением гс и индуктивностью Lc 7 параметрами
входного дросселя: rK , LK, емкостью накопительного электролитического конденсатора Ск и активными сопротивлениями гд обратных диодов Д1 и
Дз и напряжением сети uc(t).
Заряд накопительной ёмкости контролируется датчиком напряжения, который фиксирует прекращение заряда накопительной ёмкости до
ЩшЛШ.я
Дифференциальное уравнение переходного процесса для тока подрежима заряда будет:
L + R iк (t) + w (f )= ис (í),
ai
• 1
где L = Ls + LK - индуктивность контура; R - тс + rK + 2rm - активное сопротивление контура.
t
76
Вестник УяГТУ 2/2001
Рис.1. Силовая часть компенсирующего преобразователя
Так как ^ (/) - ¡СКз(0гоа = Ск ^ > ВДв Ск - ёмкость накопЕгге.льного
Ш
конденсатора, то дифференциальное уравнение процесса относительно напряжения конденсатора имеет вид:
Г Г ¿ЧЛО . ПГ , „ /Л „ /Л 1 Ск---П-+ К Ск-7.-+ с к V / ~ с IV-
«V2
Л
Расчёт уравнения для (/) проводим классическим методом
• _
переходных процессов в цепях с сосредоточенными параметрами.
1. Режим работы электрической цепи до ком^^шлии ф_):
^(0_)-400УВ
2. Расчёт коммутационного режима цепи ¿(о+):
по первому закону коммутации: ¡к (о+)- ¡к (о_) = о; по второму закону коммутации: ясдг (о+)=(о_) = 400, В.
3. Расчёт принуждённого режима о<г.ъ0?005с
'7
у у
um
j £УС
-
sin
1
R2+ eoL -
1
\2
6TCk j
cot - arctg
1
&C,
\
R
-90°
4. X арактеристичге с ко e уравнение переходного процесса
Z(p)=-±r + pL + R = 0,
рск
, R, р- + —р +
1
L
CKL
= 0,
R
Р{1.2) -
2L
' - Л2
Я
V
2L
1
/
LC
= ±jü)q9
где Ь - коэффициент затухания амплитуды свободного колебания; щ - угловая частота свободного колебания.
5. Свободная составляющая напряжения ка емкости при таких корнях:
uaca(f)~ А z bt sin(<?V + х ),
где А ~ амшштуда свободного колебания; х ~ начальная фаза свободного колебания.
6. Определение постоякнрлх интегрирования при ф+):
400 = «с^{0+)+Л sin* ,
1 ^
и
г
o)L
1
\2
SHI
V
ас
• • I
coL -
arctg
С
R
к
\
+ Ск [(" М ™ Х + ® cos х
Л •
Acosz =
1
йг
0-
С,
Ж arctg -
sm
cos*
Ббсгаик УлГХУ 2/2001
Рис.2. График изменения надряжених на емкости пск (I)
• > • . • • к * • » • • .
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
»• | • • г, » •
I. Горбачев Г.Н. Чаплышн Е.Е. Промышленная электрониха / Под ред. Льбунцева
" В.А.М.: Знергоатэмиздат, 1998. 368 с. '2. Бессонов Д.А. Теоретические основы эясктротехяигаи. М.: Высшая школа, 1962. 730 с.
7. Общее выражение напряжения имеет вид:
атсЩ
+ А е Ь! + х )
- . . с
На рис.2 показан график изменения напряжения на емкости и^ (с).
Боровиков Шихты Алексеевич, доктор технических наук, профессор\ заведующий кафедрой «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ, действительный член Академии электротехнических наук РФ. Окончил Томский политехнический институт. Имеет статьи и монографии по вопросам повышения качества автоматизированных электроприводов разных классов.
Петрова Марина Валерьевна, старший преподаватель кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Окончила Ульяновский политехнический институт. Имеет статьи и доклады по вопросам компенсации реактивной мощности и высших
гармонических в бытовых электрических сетях. •
• •
9
УДК 533.6.011
I •
Н.Н. КОВАЛЬНОГОВ
РАСЧЕТ УСТАНОВОК ПОЖАРОТУШЕНИЯ НА ОСНОВЕ ДИОКСИДА УГ ЛЕРОДА
»
Предложена методика расчета установок газового пожаротушения^ использующих в качестве огиемушащего состава диоксид углерода (СО?). Методика учитывает особенности движения диоксида углерода в магистралях, установки, обусловленные возможностью выпадения твердой фазы при понижении давления Она позволяет при заданном времени выпуска огнетушаи^его состава выбрать такие режимные и конструктивные параметры установки, при которых исключается возможность образования твердой фазы по всему тракту установки вплоть до выходного сечения сопла
насадки-оросителя Приведен пример расчета.
- • ' . (* • 1 . • . * Й I
№ ж
• * • •
При расчете установок пожаротушения на основе диоксида углерода необходимо учитывать особенности, связанные с тем, что при его движении по трубопроводам установки возможно выпадение твердой фазы («снега»), который способен полностью перекрыть проходные сзчения
- 1 » щ ' Г."
магистралей. Существовавшая до настоящего времени методика расчета установок объемного пожаротушения не только не отражала этих особенностей движения диоксида углерода, но и не позволяла выбрать основные конструктивные размеры установки (диаметры проточной части -трубопроводов 15 выпускных н&садок). В нзстожцее время тга методика утратила свою силу вместе со СНиП 2.04.09-84, в котором она
содержалась. Не- отражает упомянутые особенности и методика [!],
• , » • •
ориеншрованиая на использование в качестве ошетушашего состава пентафгорзтана. В згой связи по заказу ЗАО трест <<Спецавтоматжа>>
I
4 • » I 9 1
• •
■ад Вестник УлГТУ ?лоо
»
г\
п
г. Ульяновска разработана методика расчета, позволяющая определить основные параметры и конструктивные размеры установки объемного пожаротушения и отражающая, важнейшие физико-химические особенности диоксида углерода.
хсма установки пожаротушения приведена на рис Л. В исходном остоянии запас диоксида углерода в жидком виде хранится ъ баллонах 5, находящихся под давлением наддува. При пожаре (после срабатывания соответствующих датчиков) жидкий диоксид углерода под действием давления наддува подается в магистральный трубопровод 3 через сифонную трубку 6 и коллектор 4. Далее он поступает в распределительные трубопроводы 2, насадки-оросители 1 и истекает б защищаемое помещение.
При движении диоксида углерода по магистралям от баллонов к оросителям происходит снижение его давления, и в некотором сечении будет достигнуто давление насыщения. При дальнейшем снижении давления происходит интенсивное вскипание жидкости и ее испарение, а
на некотором участке магистрали реализуется двухфазное ('жидкость -
_ • **
пар) течение. При давлении пара ниже 0,518 МПа происходит выделение твердой фазы («снега»), и на последующих участках магистрали реализуется течение дисперсного потока (пар - твердая фаза).
Ркс. 1
»/кбМЯ
устано в км ооъемкого
пожаротушения: I - выпускная насадка-
ороситель: 2 трубопровод;
распределительны й мотзстральный
трубопровод; 4 - коллектор; 5 - баллон с диоксидом углерода; 6 - сифонная трубка
• *• •• К1 • • »
• ....... • - - - ...... в ... в ее в
..... .................. •...ааа.а___
• «••*•••«..^е•■•«•- еа > .......... •
• .. •• ..- м. ..... . •
• •••••■•г- •••»»»»•!• • • • •
> .••(••■• ........ •• I | •• ••• • • • .»}.«,.(•
...... • •-•....-...
«•■•••••с
• В в I в • I
. I > .........................
••••••«•••••.а* •••»..
1М1«м>*
• ' ........................••• ....... . | а . . , . . щщ а а а • . а а . • в а . •■•..>. ( • • ■ • а ■ а .....а • а а
« • • » • ' •• ••• • • ..... ••• • • • • I ......................... • . ... . Г# . . ....
аааааа. аа. ............ I а Ма.ввве. V ....... -щ а • ■ а • . а • • «а» ..... .. ... ..... . ................-Я а««., а а а .
..............• . • . а........... .. . ....... / / ....
I М • • • ............................••• •• >14 ■ •(•• I II . «I I II • • • • • • • г« а I .
..... «а 11НЦ11 ..........• • • «а! ... | > а ■ 4 * • • • • • • • • • « ■
. • а . а а ■ • авва • а а .
■ а аамаа.цм» а » ев а 49 в аа а авва в • в •.« • ■ в а • а . • авв
• . • а - а»«.вваавав*ав в •■ «а • •
в в . а«« в авв . • в а . в а в а в в . в « в а а «.(•«,« • • в
... •!•••»• • ■•( I • ... . ..... а
а.а.ааа. а,... «а.
"•«••••»••••••■•а
■••• •«е • в • • • е •
::::
> а . . .....
а е.еаваа«а|ва а . а • а
•......... ее«. а ■ • а
•ааа.а.«« ааа ««а
• I
................II >1
• • •■•(•И •••■»а
- аа«амеваеаеа..в
ааа.. . а . «а • • а а . . • « а а а . - а а .
а • а ■ !>>>••. . •»•" • •••»■■«•»••аа
.а аа аа ..аа.в. • а . а а . а а а а а а а а « . а . . . , . . . . . , м. ,
••••••• • • ИНК11И.1. .•><«<|11|</1 а
•••••••••••• «Д • »—•• • . а*.«а«...а. мм......
• а • • ■ • а - а < е . .. в . . . •.>.. а.а.ма.м.»
••■•ацмам <<•• •••••■амам •••• .
а • а • «а. ••«.•.... «мвввва-- . а а а • . в в. а«•••. а • .«а■•.аа ••• .................а « а ва«в . •М1.1ММ1111НМ11
•• а . . •а а а . аваааавааееав« а . в» » , * , .. . . , , , . . . . .
- • • •а в•а • а а. а •а •. •■ а а• • а а а а а а а а • • • • . . ааа аа •••••
• ••■•им И1М.1.. а • • а • • . а а • - . а в а • а ааа.а ... . ч .....ЩИ............• • • • I
• . . . аа • а • аа|а1а|...*а«..' ввв .. а а
.........-а..- .»•... в I « • • ■ ... *«,.. • • • а'| ••••■>•
-I МММ .. ...аа I ) ......................
•.....МИ111М1Н11М1И..111Ч11Ц.»« «а. ааа •
•ав • в а а а .••••••••••|||«аа
. ----Т — ---............. - 1 . . . » ' ■ . . .....
■ •••«. ,|.| ■ мим. ••...... . . а . ■ а . . а а'. •а аа...«(|.. а..»«
• ••••• ■•• •• • ааа ■ •»•«им......... а . . а а • « • • . • в а а • • а а • I I а • • а а . • а •
а а • а . . а а . ........... ...ааа... аа ..аа. .а а . а
-а в в в.а в в а• в а в а в.«»«••в в в авв >1.1* вв • . в в в * . . а а в .а в • ••» - • «аа
....................................ааа« ■ • цм
• • • • ■ ..........
- ...................'...а. ..а а... ... /Ж............а.....
....... ........ 1|М1И»ааааа а.ааа.а .аааа, а*.^ . ¿»У ...... ••ааамаа.а.
• а / .... . А ■ . ... а......
...... . а а . а . , . . . . а........ .а. а I а« а | Л М ||а I | I а • I I а ... а а
• •
••••• ааа.а.вв..
■•ававаа.е-.. .. .-.
••••а . в в а в в • в • а
• в • • > а а в в • « а а « • а в
а « а «а I | I а !•••«.
» »»пааЛмцацаа
• -а.. ....... а
I"*" • • • .а *« «•••-аавва ..................... .........
маши
а • • • а
.........
а.. а|*/ам>а
• • • -
""Г*** тт ***
а в а а а а •
• а • • а • в
• ааш»
........ '"«' ••••••«•в в
•••ааввв|.«ввв1а.а.....-
• • • • «Ча • • . в а а а • а а ааа. в аа* • ............ ЧШа
(•а | < • » а а в а в в • | а | I ( а в а I в ........................
•»•ав.а.вв. ..... .
.................••аавва
ввв а . а в в в аавававв. .а . вааавв в в в *.а в • . в• • • •
вва.в.аа аа •••а*аа1
.вавваваа ••«••а а • а•а
• а||На< ..... в ау (■ а а м^1 »'|а'аа» а.............
«•а «ав. ■!• • • »••»•• • • пиши ■ • а • а в • а аа I • в в
......... ........................ • а в а а - • - -
ааа- I. и > •■•аа М1> аиаа а|,,аа> . .а а • "А' •
в а а • а в • • а •••1(1« а<*1
омам...... авв
......... • -. ..
а <•• ааацц
• •«•а.а«ааа. Ца
• •••аааааааа а • . . | а. е. .в .... .
- в в в в* в а а . а а аа
ввввввв«вв».в аавававв в
а а | | - .ввааав«.аа.в..ввв
• •• в . в в а - а а а —а а .
а • • а
в в в а в в в • м в » - I и-
ааа.. ^ а ■ . . а • в а а •
• • • • • '^Г " «Л" в • а а в а • а
ааи»Ж1<м«а1'|а ..в -а а в а^Р ••вваввв.
• а|Жаа .в.аввавв .а • -.
.....а • • • • • а • •
• вмаавва
. а а а а а • а
I а 1-е
.......
а а •
«а..а.в.а
•<'<11.1'||..... ■••ааа
• • . в - а • а в в « в ..а
........... 14 ввв ..а
• •
аваавв в.а аааааа •а•«а••••••в ,
• •а
«##•••«в.ааааа
• ••••......а »а • ва.в ...вваввв ав1в#|*ав|аваавв»в
........НИМИ.)...... а • • 1в . а а а а . а а в. ...
.-•а.вваввв..вв. - . а аа........в.,... , ..в..
'Ь* "V • • >•• аавававв.. а • в в в а . а в • . а . • • в а • • в
Г» - . • в а а а I а а ... ..ав.в.вв*.'ввваа.«а .... • • в а •
| • • а в в в а а «а . а а . . а . .ааа.аащ
• Я* « . ■ < ' ' • а. . в а . а « • мкмн>а<м ев! а в а • в а в
- ■--- в в а в в в в в I I I в . а в а • а . I а . • « в в .
кЩММк • а а а в в а в в - вавав* ■ и • а а. . в а а аав«аа.ввававвв.
• ав а а . а а ... . в • а аавва«. «в.
вв в.вав|ва.а.ава-ввва..а вв. ... в • в в в а -•••ваававава в • в
вввваа» •..а-.ав<|вааааав вв
-а.а ..... ввавав.в
••• ааа.а «..».»... > а а - а , »«а а ввв в в• •• в в . . . . в а а — аа в а . в ... . • в а в в • а а а
• ••••мае в а а в . вТ^^^р^- . . ....................
. . в в в в в . • а • аТ»»^.. а * . • в в а в в . в • . . « ......
• аав.вм.ацва . . а «в ■ в ^. а а
. ......•»аввв. • вв *в»а «в а ~ . ... Г . . в а «
...акав, а а • • а а ......«вавав ГИм • а »V • • ■ • • •
в. а в . . • ••••• '•а.||а1«*.(аЬ...а .
а.а ... • ••«авва а | • в а • в . .аа*. ....... . в ^^ а ■
.а.а|а«ва*.ввва а . . в а. •*<•■• .в .. < а а в•в .
а в . . в
а . а а • а . . . а . ......
. аввааввв.ваввмвввЦ в• • а в а аа
а « а ИМЩ
■■•••••в
• • • • • а I в • •• в в . а ав
. • в » в в а а ....
«••••• а-.ввв •• ввв
Г!:;:
а а а• • ва.ааа|а«аа а вмв ....... в а • а
•»«••• в «аа»- в
• •»» . * а • аааа а•«а•в •а,а||||,||||| .вв.ввваавв.
аМ1М||.|^Щ|| ...»
ввв * а а в ..аааа)ааа. в-.а-а
а % • • • в в а а в • в •
В соотвеггствии о [2] время выпуска г диоксида углерода в защищаемое помещение не должно превышать 60 с. Малое время йьшуска накладьгоает высокие требозаняя к -точности расчета потерь давления в машстрагш, выполняемого при проектировании установки. В настоящей время отсутствуют методы расчета этих потерь б дисперсных потоках, которые обеспечили бы требуемую юшожъ. Предлагаемая мето.гщка расчета
Зесткик УлГГУ 2/200!
551
