CC BY
20
УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ОТ НЕПОЛНОФАЗНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФИЛЬТРА НАПРЯЖЕНИЯ ОБРАТНОЙ
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ (ФНОП)
Гетманенко В.М.
Канд. техн. наук, доцент кафедры ИТиУС АЧИИ, г. Зерноград
Старовойт М.Ю. Инженер АЧИИ, г. Зерноград Каун О.Ю.
Ассистент кафедры ИТиУС АЧИИ, г. Зерноград
Перегрузка и несимметричное питающее напряжение являются основными причинами выхода из строя электродвигателей в сельском хозяйстве. Наиболее простыми устройствами защиты являются фильтры симметричных составляющих, которые подразделяются на фильтры напряжения прямой, обратной и нулевой последовательности [1]. Так как в сети 10 кВ используют систему с изолированной нейтралью, то при обрыве фазы питаю-
щей сети на стороне высшего напряжения трансформатора 10/0,4 кВ напряжения нулевой последовательности не возникает. В этом случае целесообразно использовать в качестве устройства защиты фильтры напряжения прямой или обратной последовательности.
Обычно фильтры напряжений обратной последовательности (ФНОП) изготавливают активно-ёмкостными с тремя входами А, В, С, и двумя выходными зажимами т и п (рисунок 1).
В
о
т
Рисунок 1 - Схема ФНОП.
Рассмотрим работу ФНОП, если к нему подведено напряжение прямой последовательности А, В, С. Под действием напряжения идв через цепь СЛ протекает ток II, опережающий напряжение идв на угол ф1. Этот ток создаёт падение напряжения на конденсаторе С1 и резисторе Я1, определяя положение точки т на топографической диаграмме (рисунок 2).
Под действием напряжения иВс протекает ток 12, создавая падение напряжения на резисторе R2 и конденсаторе С2, которые определяют положение точки п на топографической диаграмме. Параметры элементов фильтра напряжений обратной последовательности выбирают таким образом, что точки т и п совпадали на топографической диаграмме.
Это происходит в том случае, если:
и
С 2
X
С 2
и
Я 2
Я
--Л
Я
у у
ЛС 2 ЛС1
л/3 л/3 .
Я1 -4ъ • ус1
(1.3)
(1.1)
(1.2)
Для уменьшения рассеиваемой мощности резисторы фильтра обратной последовательности выбирают порядка сотен килоОм, поэтому ФНОП имеет большое выходное сопротивление и подключить к его выходу обычное реле, которое своими контактами разомкнуло катушку магнитного пускателя нельзя. Для этого было принято решение использовать энергию предварительно заряженного конденсатора, а качестве реле использовать токовое указательное реле РУ1-11, которое исключает повторный запуск электродвигателя и выполняет функцию индикации об аварийном режиме. В качестве исполнительного элемента используется полупроводниковый прибор - динистор, который выполняет функцию ключа.
В реальности конденсаторы С1 и С2, резисторы R1 и R2 имеют разброс параметров, поэтому на выходе фильтра всегда присутствует напряжение небаланса 0...20 В. Для исключения этого явления напряжение включения динистора всегда должно быть больше напряжения небаланса. При кратковременной импульсной помехе возможно ложное срабатывание динистора, поэтому параллельно ему включает конденсатор (рисунок 4) [2].
иВс
В
Рисунок 2 - Топографическая диаграмма напряжений
Рисунок 3 - Топографическая диаграмма напряжений при обрыве фазы В
При обрыве фазы (например, В) питающей сети между точками т и п фильтра напряжения обратной последовательности появляется напряжение (рисунок 3).
Рисунок 4 - Подключение накопительного конденсатора С3 к ФНОП
Когда напряжение на накопительном конденсаторе С3 достигает напряжения включения динистора конденсатор С3 разряжается на катушку реле КУ1 (рисунок 4). Реле разомкнет свои контакты в цепи магнитного пускателя и отключит электродвигатель. Очевидно, что энергии накопительного конденсатора должно хватать для
надежного срабатывания реле, а это возможно лишь в том случае, если ток, протекающий через обмотку реле больше тока срабатывания в течении определенного времени, которое должно быть больше времени срабатывания.
Отсюда следует, что динистор выполняет роль ключа, поэтому составим схему коммутации (рисунок 5).
Рисунок 5 - Схема коммутации
Так как обмотка реле представляет собой последовательно соединенные активное и индуктивное сопротивление, то при разрядке конденсаторов С3 и С4 возникает переходный процесс. Очевидно, что емкость С4 будет разряжаться через сопротивление ключа S1 и не окажет вли-
яние на величину тока I, протекающего через обмотку указательного реле, представленного активным сопротивлением R и индуктивностью L.
Ключ S1, выполненный на динисторе КН102 (зарубежный аналог БВ3), не является идеальным, поэтому на
нем происходит падение напряжения, составляющее порядка 1,5 В.. .1,7 В в зависимости от температуры [3]. Очевидно, что при открытии динистора напряжение на накопительном конденсаторе будет снижаться на эту величину, которую обозначим как и8.
В работах [4,5] были произведены расчеты по выбору оптимального значения емкости накопительного конденсатора, однако эти факторы не были учтены.
Для расчёта составим уравнение в дифференциальной форме:
Для расчёта составим характеристическое уравнение:
Zab = R + jXc + > 0
jaC
1
R + PL +-= 0
PC
P 2 LC + PCR +1 = 0
вид:
P,2 =
- CR ±V C2 R2 - 4LC
2LC
Д = R2C2 - 4LC ^ 0
Если ^ — ~ имеется два действи-
тельных отрицательных корня.
I 1пр + Icb Так как ЭДС в цепи отсутствует, то iПР 0 .
iCB = AiePt + A2e
Продифференцируем это уравнение по времени:
iCB = P A1ePlt + P2 A2 e
Pt
Определим начальные условия при t=0,получим: iCB (0 +)= A1 + A2 = 0
iCB (0 +)= Pi Al + P2 A2
Отсюда Ai = - А2
По второму закону Кирхгофа составим уравнение:
iR + Li + (Uc - US ) = 0
L ■ /'(0)+UC - US = 0
/(0)=- UczU!
отсюда
i (0) = Ai ■ Pi + A2 ■ P2 = -
-A2 ■ Pi + A2 ■ P2 =-Uc-Us A Uc - US
Ai =
Lp - P)
Uc - US
Lp - Pi )
i =
Uc - US
Pt
e x —
U -U
S Pit
l(P2 - Pi ) L(P2 - Pi )
(i.4)
(1.15)
(1.16)
(1.17)
(1.18)
(1.5)
(1.6)
При решении этого уравнения, его корни имеют
По этому расчётному соотношению будем вести расчёт в программе Microsoft Excel.
с Д = R2C2 - 4LC < 0
Если ^ , имеется два ком-
плексно сопряжённых корня.
Комплексные корни всегда встречаются попарно сопряжёнными:
P =-Ö + ja0
(i.7)
Pi =-S- ja0
(1.19)
(1.20)
(i.8)
„ - CR ± n/c2R2 - 4LC - R -Jc2R2 - 4LC
Pi2 =---= — ± j-
i2 2LC 2L 2LC (i.2i)
Отсюда видно, что:
ö =
R
В этом случае ток в цепи будет протекать от предварительно заряженного конденсатора.
Если характеристическое уравнение имеет второй порядок и корни его действительны и не равны, то
a0 =
2L
yjc2R2 - 4LC 2LC
(i.22)
(i.23)
(i.9)
Соответствующее комплексным корням слагаемое решение, должно быть взято в таком виде:
iCB = A ■ e ö ■ sin(a0t + v)
(i.24)
2 2 (i.i0)
При начальных условиях t=0, то значение тока ищем в следующем виде:
iCB (0) = A ■ Sin(v) = 0
(i.25)
(i.ii) (ii2)
v v = 0
Отсюда видим что: Продифференцировав по времени уравнение (1.24), получим:
} ев =-Л5- в~а • 81п(ю0? + у)+Ла0 • • со8(ю</ + у) (
(i.26)
Подставим в это уравнение значения ö и W0.
(i.i3)
Исходя из первого закона коммутации, имеем
Ф -) = Ф +), поэтому Ж = 0.
При t=0 уравнение имеет вид:
' л R -2RLt . Ы4LC - R2C2
i cB = - A--e 2L ■ Sin
2L
Л
2LC
t + v
R —t
+ A ■ e 2L ■ cos
f^4LC - R2C2 1 V4LC - R2C2 t + v
2LC
2LC
i(0)= 4c. = A ^4LC - R 2C 2
(ii4)
L
Отсюда следует, что:
2LC
(i.27)
(i.28)
+
A=Uc ~ Us
__2LC _2(UC - US ) • C
L V4LC - R2C2 44LC - R 2C2
i = 2(Uc - Us ) • C ^
R
--1
2 L
sm
a/4LC - R2C2 ^
(1.29)
лl4LC - R 2C 2 2LC
V4LC RC V У (1.30)
По этим расчётным соотношению производился расчёт в программе Microsoft Excel для некоторых типов реле РУ 1-11 (на различные токи срабатывания) с целью выбора оптимального значения накопительного конденсатора и напряжения включения динистора. Зная время срабатывания и ток срабатывания реле по расчетным данным легко определить хватает ли емкости накопительного конденсатора или напряжения включения динистора для надежного срабатывания реле.
Выводы: все современные защиты от перегрузки и токов короткого замыкания стараются выполнить с использованием микропроцессорных средств, незаслуженно забывая фильтровые защиты, которые обладают более высоким быстродействием, минимальным числом элементов и, следовательно, более высокой надежностью.
Литература
1. Чернобровов Н.В. Релейная защита. - М.: Энергия, 1974, 680 с.
2. Устройство для защиты трехфазного электродвигателя от неполнофазного режима / Гетманенко В.М., Иваница М.А. Патент РФ №2400004 Опубл. 20.09.2010 Бюл. №26
3. Электронный ресурс. [Режим доступа] http ://tec. org.ru/board/5 5-1-0-184
4. Гетманенко В.М. Расчет параметров схемы защиты электродвигателя от перегрузки/ В.М. Гетманенко, М.А. Иваница// Механизация и электрификация сельского хозяйства. -2010. - №7
5. Гетманенко В.М. Устройство для защиты асинхронного электродвигателя/ В.М. Гетманенко, М.А. Иваница// Электронный научный журнал КубГАУ,№73(09)2011http://ej.kubagro.ru КубГАУ,№73(09)2011http://ej.kubagro.ru/2011/09/p df/15.pdf
ПРОБЛЕМА ПРИМЕНЕНИЯ ЭКСТУЗИИ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ХРЯЩЕВЫХ
РЫБ СЕВЕРНОГО БАССЕЙНА
Голубева Ольга Алексеевна
доцент, канд.техн.наук, Мурманский государственный технический университет, г. Мурманск
Греков Евгений Олегович
ассистент, Мурманский государственный технический университет, г. Мурманск
При глубоком и детальном рассмотрении основных вопросов современности прослеживаются две серьезные проблемы человечества: во -первых, нехватка пищевых ресурсов и, во-вторых, сбережение сырьевых и энергоресурсов.
Скат в пищевых целях в нашей стране пока не часто используется, однако, при правильной переработке данную рыбу можно использовать не только на корм скоту, пушному зверю, но и человеку. Широкое применение ската в пищевой индустрии, может быть обосновано близким к идеальному аминокислотным составом белку мяса и содержанием все незаменимых аминокислот. Мясо ската мало чем отличается от мяса трески, как по химическому составу, так и по вкусу.
В настоящее время глобальным проблемам нехватки пищевого сырья и экономии энергии и ресурсов уделяется недостаточно внимания, но в скором времени, человечеству придется пересмотреть свои траты пищевых и природных ресурсов, так как рано или поздно появится их нехватка. Соответственно тему использования ската для пищевых целей можно считать актуальной.
При производстве целого ряда продуктов из ската зачастую требуется процесс измельчения. Измельчение — процесс механического воздействия на продукт рабочими органами, который приводит к преодолению сил взаимного сцепления и разрушению продукта под действием внешних нагрузок, а также к увеличению поверхности твердых материалов.
В пищевой промышленности измельчение применяют в следующих целях: для подготовки сырья, придания продукту требуемой консистенции, порционирования продукта, утилизации отходов, увеличения поверхности материалов с целью повышения скорости биохимических и диффузионных процессов при переработке и т. д. Измельчение широко используют в мукомольном, мясном, свеклосахарном, спиртовом, пивоваренном, консервном и других производствах.
Способы измельчения подразделяют на следующие: раздавливание, раскалывание, разламывание, резание, распиливание, истирание, измельчение с помощью удара. В каждой измельчающей машине реализуются, как правило, все способы измельчения, но главную роль играет тот, для которого она создана.
При этом обычно имеют место несколько сопутствующих видов измельчения. Например, истирание сопровождается раздавливанием, раскалыванием, измельчением при ударе. При истирании материалов образуется большое количество пыли и в ряде случаев имеет место излишнее измельчение, что иногда недопустимо. Выбор метода измельчения зависит от крупности и прочности материала. Прочные и хрупкие материалы измельчают раздавливанием и ударом, прочные и вязкие — раздавливанием, вязкие материалы средней прочности — истиранием, ударом и раскалыванием.
В измельчающих машинах сочетается несколько принципов разрушения пищевых продуктов. Например, в
