Устройство для контроля высоких значений постоянного напряжения Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Поликарпов Ю.В. Кинематика движения многоколесных ходовых тележек грузоподъемных кранов // Подъемно-транспортная техника. - 2005. -№1. - С. 88-95.

Спицына Д. Н. Исследование боковых сил, действующих на многоколесные мостовые краны // Вестник машиностроения. - 2003. - №3. - С. 3-9. Бондаренко Л. Н., С. В. Ракша Параметры привода передвижения мостового крана в период пуска с учетом трения качения колеса по рельсу // Днтропетровський нацюнальний ун-т залiзнич-ного транспорту iм. В.Лазаренка: Вюник наук.праць. Вип 10. - Дшпропетровськ, 2006. - С. 29-31. Справочник по автоматизированному электроприводу / Под ред. В. А. Елисеева и А. В. Шинянс-кого. - М.:Энергоатомиздат.1983. - 616 с. Дьяконов В. П. MatLab 6.0/6.1/6.5+SP1+Simulink 4/5. Обработка сигналов и изображений. М.:СО-ЛОН - Пресс, 2005. - 592 с.

Поступила в редакцию 13.11.07 г.

Розроблено математичну та iмiтацiйну Modeni руху в горизонтальнiй nnoo{UHi чотирьохдвигун-ного електропривода перемщення мостового крана, що враховують: пружнoстi приводних валiв, головноi i юнцево/ балок, кути настановного перекосу колю, взаeмoдiю чотирьох цилiндричних двухребордних колс з рейками. Виконано дoслiджeння руху даного крана за допомогою розроблено.I iмiтацiйнol мoдeлi.

Mathematical and imitating models of movement in a horizontal plane of the four-impellent electric drive of the bridge crane moving are developed;the models take into account: elasticity of drive shafts, main and trailer beams, corners of an adjusting skew of wheels, interaction of four cylindrical double-flanged wheels with rails. Researches of the given crane movement with the help of the developed imitating model are executed.

УДК 621.316

В. П. Соколов

Устройство для контроля высоких значений постоянного

напряжения

Рассмотрено устройство для контроля высоких значений постоянного напряжения и предложен расчет параметров данного устройства.

В процессе эксплуатации энергетического оборудования тяговых подстанций и подвижных транспортных средств (электрического железнодорожного транспорта, городского электрического транспорта и др.) проблемы контроля больших значений постоянных напряжений предопределяют разработку и производство устройств контроля эффективных по технико-экономическим показателям, безопасных по условиям электробезопасности для обслуживающего персонала.

Известные устройства для контроля больших значений постоянного напряжения представляют собой [1, 2]:

- измерительный прибор с последовательно включенным высокоомным резистором;

- омические делители напряжения;

© В. П. Соколов 2007 р.

Перечень ссылок 5.

1. Орловский И. А., Бут Ю. С. Минимизация потерь энергии генетическими алгоритмами во взаимосвязанном асинхронном приводе перемещения д крана // Вюник Кременчуцького державного пол-^ехшчного ун-та iм. М. Остроградського. - Ч.1. -Кременчук, 2007. - Вип. 3 (44). - С. 95-99. 7

2. Невзоров Л. А. Устройство и эксплуатация грузоподъемных кранов: Учебник / Л. А Невзоров, Ю. И. Гудков, М. Д. Полосин. - 2-е изд., стер. - М.: Академия, 2002. - 448 с.

3. Лобов Н. А. Динамика грузоподъемных кранов. -

М.: Машиностроение, 1987. - 160 с. 8

4. Лобов Н.А. Разработка основ динамики передвижения кранов по рельсовому пути и методов повышения ресурса работы крановой системы 9 [Электронный ресурс]: дис. ... д-ра техн. наук: 05.05.04.- М.: РГБ, 2007. - 294 с. (Из фондов Российской Государственной Библиотеки).

- измерительные трансформаторы постоянного напряжения;

- устройства с датчиками Холла;

- шаровые разрядники и др.

Все указанные устройства имеют ограничения по применению из-за:

- влияния дестабилизирующих факторов окружающей среды (температура, влага, запыленность);

- повышенных вибрационных воздействий, снижающих механическую прочность устройства и изменяющих электротехнические параметры;

- влияния индуктивности токопроводящих проводников;

- сложность контроля и калибровки сопротивлений резисторов.

Целью статьи является разработка и расчет параметров устройства служащего для контроля высоких значений постоянного напряжения.

Для контроля больших значений постоянного напряжения достаточно эффективно (по технико-экономическим показателям) применение емкостного делителя с запоминанием напряжения (рис. 1), предложенного авторами в [3]. Данное устройство контроля состоит из цепи последовательно соединенных конденсатора С высоковольтного плеча делителя напряжения, разделительного диода V и конденсатора С2 низковольтного плеча делителя напряжения. При этом С2 > С^.

Параллельно конденсатору С2 низковольтного плеча делителя напряжения через контакты замыкателя £2 может подключаться измерительный прибор ри -вольтметр, обладающий входным сопротивлением и входной емкостью С и, которые для измерительных приборов ри-вольтметров составляют Яи > (1...10) мОм и Си < (30...100) пФ. Наиболее эффективно применение цифровых измерительных вольтметров, работающих в режиме ждущего внешнего запуска.

К точке соединения конденсатора С1 высоковольтного плеча и анода разделительного диода V через контакт замыкателя £1 может подключаться заземленный проводник. Для разряда конденсаторов С1 и С2 параллельно им могут подключаться резистор К1 через контакт замыкателя £3 и резистор ^ через контакт замыкателя £4.

Подключение устройства контроля к источнику больших значений напряжений и осуществляется с помощью замыкателя .

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии измерительного устройства контакты замыкателей £1, £2 £3, £4 и разомкнуты и конденсаторы С1 и С 2 полностью разряжены. При подключении устройства контроля через контакты замыкателя £5 к шине измеряемого постоянного напряжения и конденсаторы С1 и С2 заряжаются до напряжения и1 и и2, значения которых обратно пропорциональны емкостям С1 и С2

Ul

и 2

C2 Ci

(1)

Так как измеряемое напряжение и = и1 + и2 то при и = и - и2 справедливо соотношение

к - и -1 + C2

Кд - - - 1 + — ,

U

2

C

(2)

которое определяет коэффициент деления емкостного делителя с запоминанием напряжения.

После подключения емкостного делителя к шине измеряемого постоянного напряжения и через определенный промежуток времени г, в течение которого осуществляется полный заряд емкостей С1 и С2, замыкаются контакты замыкателей в последовательной очередности £1 и £2. Контакт замыкателя 5*1, подключая заземленный проводник к точке соединения конденсатора С1 и анода разделительного диода V, образует заземленный контур, исключающий изменение напряжения и на конденсаторе С2.

По результатам измерения напряжения и 2 на конденсаторе С2 низковольтного плеча емкостного делителя напряжения определяют величину измеряемого постоянного напряжения

U - U 2 Кд - U 2

f C л 1 + C2 Ci

(3)

По окончании измерения напряжения отключаются контакты замыкателей £5, ^ и £2.

Для подготовки устройства контроля с емкостным делителем напряжения к последующим измерениям необходимо полностью разрядить конденсаторы С1 и С2 замыканием контактов замыкателей £3 и £4, создающих контуры разряда ^ - С1 и Л2 - С2.

Продолжительность времени ¿р включенного состояния контактов замыкателей £3 и £4 превышает наибольшее значение одного из времени гр1 и ¿р2 полного разряда емкостей С1 и С2, которые можно определить как ¿р1 > 10^1 • С1 и ¿р2 > 10^2 • С2.

Рис. 1.

52

ISSN 1607-6761

«Електротехтка та електроенергетика» №2, 2007

Входное сопротивление Яи измерительного прибора ри выбирается достаточно большим по значению, которое должно обеспечить малую величину погрешности дир2 разряда напряжения и2 на конденсаторе С2 за полное время измерения напряжения и 2 измерительным прибором Ри.

При заданной допустимой погрешности §ир2 % разряда напряжения и2 на конденсаторе С2 с учетом известных параметров Яи и /и минимально допустимое значение емкости С2Шщ конденсатора С2 низковольтного плеча емкостного делителя напряжения должно быть

C2 min 2--

1

R*

ln-

100

100 -SUp2%

(4)

я _ ЯУ обр • Яи

где яэ _ ^ б + я - эквивалентное сопротивление

цепи разряда конденсатора С2; Яи - входное сопротивление измерительного прибора Ри; Яу обр - обратное сопротивление разделительного диода V. На основе уравнения (2) при заданном значении

коэффициента Кд деления емкостного делителя напряжения определяется величина емкости конденсатора С высоковольтного плеча делителя напряжения

С,= -

С2

К Д -1

(5)

Составные параметры и 2, Сь С2 уравнения (3) имеют относительные погрешности 8и2, ддС1, дС2, которые являются величинами случайными, независимыми, имеющими определенный закон распределения.

С использованием методов теории вероятностей и математической статистики [4] из уравнения (3) определяется случайная относительная погрешность ди измерения постоянного напряжения:

SU = J(Bu2SU2KU2 )2 + (BC1 SQK^ )2 + (BC2 SC2KCi)' , (6)

где U

BU = 1, Bc2 BCj 1 К - коэффициенты

2

вли-

яния относительных погрешностей ди2, дС1, дС2; Ки2,

Кс1, КС2 - коэффициенты относительного рассеивания заданного закона распределения случайных величин.

Предложенное устройство безопасно по условиям электробезопасности для обслуживающего персонала, так как процесс управления устройством и контроль напряжения осуществляется на низкой стороне емкостного делителя напряжения при низком уровне напряжения. Данное устройство применимо для контроля напряжения в цепях постоянного тока, характеризующихся отсутствием в них индуктивностей (поскольку при наличии указанных индуктивностей из-за происходящего колебательного процесса заряда конденсаторов С1 и С2 возникает недопустимая ошибка при измерении постоянных значений напряжений [5]).

Перечень ссылок

1. Соколов В. П., Сафронов А. В., Лопатин В. А. Инженерное проектирование специальных датчиков тока и напряжения для электрического транспорта. - М.: МЭИ, 1997.

2. Пермяков В. Л. Исследование и модернизация высоковольтной изоляции, изготавливаемой методом ВНП // Труды 5-й международной конференции «Электромеханика,электротехнологии и электроматериаловедение». - Ч. 1. - М. - 2003. - С. 672-673.

3. А. с. 978057 СССР, МКИ3 в 01 Р 19/00. Устройство для измерения напряжения / Л. М. Ваврженкевич, В. П.Соколов. БИ № 44, 1982.

4. Корн Г., Корн Т. Справочник по математике для научных работников и инженеров. - М.: Наука, 1974. - 232 с.

5. Волков А. В., Метельский В. П., Лохматов А. Г. Управление нерекуперативным асинхронным электроприводом с АИН-ШИМ при провале сетевого напряжения // Електротехшка та електроенерге-тика. - 2006. - № 1. - С. 68-75.

Поступила в редакцию 05.09.05 г.

После доработки 20.12.07 г.

Розглянуто пристрй для контролю високих значень постйноi напруги й запропонований розра-хунок парамeтрiв даного пристрою.

The device for the supervisory control of high values of a dc voltage is considered and calculation of the given device parameters is offered.