автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.01, диссертация на тему:Исследование и управление качеством электрической энергии синхронных генераторов автономных энергоустановок

На правах рукописи

БАЛОВНЕВ ДЕНИС ИВАНОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ АВТОНОМНЫХ ЭНЕРГОУСТАНОВОК

Специальность 05.09.01 -«Электромеханика и электрические аппараты»

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Смоленск 2003

Работа выполнена на кафедре электромеханики филиала МЭИ /ТУ/ в г. Смоленске

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент БОЯРИНОВ

Геннадий Иванович

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор ЛАБУНЕЦ

Игорь Александрович

кандидат технических наук, доцент ФИСЕНКО

электромашиностроительный завод", г. Сафоново

Защита диссертации состоится "21" ноября 2003 г. на заседании диссертационного совета Д 212.157.15 при Московском энергетическом институте /Техническом университете/ в аудитории Е-205 в час. ГС' мин. по адресу: 111250, Москва,

Красноказарменная ул., д. 13.

Отзывы в двух экземплярах, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 111250, Москва, Красноказарменная ул., д. 14, Ученый Совет МЭИ /ТУ/.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МЭИ /ТУ/.

Автореферат разослан ''c^T^c /Vi 2003 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

Валерий Григорьевич

Ведущее предприятие

ОАО "Сафоновский

"i

Д 212.157.15

к.т.н., доцент

СОКОЛОВА Е.М.

âoo^-A

^77

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Автономные источники электрической энергии получают все большее распространение. Необходимость в них возникает там, где технически невозможно или экономически невыгодно использовать централизованное электрическое снабжение. А это, в первую очередь, объекты, удаленные от крупных электрических систем и имеющие собственные источники первичной энергии, например газовые и нефтяные месторождения.

Обеспечение качества электроэнергии (КЭ) для автономных систем электроснабжения промышленной частоты - задача более сложная, чем для сетей общего назначения. При этом ухудшение КЭ губительным образом сказывается на многие группы потребителей. Существующие методы по улучшению КЭ, используемые для сетей централизованного электроснабжения, не всегда подходят для автономных энергетических установок (АЭУ). Например, дополнительные устройства, улучшающие КЭ, приводят к ухудшению массогабаритных и стоимостных показателей системы автономного электроснабжения. Более эффективным является использование внутренних возможностей АЭУ для обеспечения необходимого КЭ, а именно возможностей синхронного генератора (СГ), входящего в ее состав.

В настоящее время известны различные методы исследования качества электрической энергии в автономных системах электроснабжения, созданные трудами таких ученых как A.A. Горев, A.B. Иванов-Смоленский, Е.Я. Казовский, И.П. Копылов, М.П. Костенко, Г. Крон, Р. Парк, Г.Н. Петров, Р. Рихтер, C.B. Страхов, Р.В. Фильц, В.И. Чабан, Е.Г. Плахтына, Ю.Г. Шакарян и многие другие.

Развитие современных АЭУ идет по пути не только улучшения массогабаритных, экономических, экологических показателей, но и обеспечения необходимого КЭ. При этом с одновременным ростом количества и качества средств разработки, резко сокращается время, отводимое на создание и внедрение в производство новых изделий.

Таким образом, развитие методов анализа КЭ на стадии проектирования АЭУ и синхронных генераторов для них является актуальной задачей.

Цель работы.

Целью настоящей работы является создание математических моделей и расчетных программ для анализа КЭ на стадии проектирования синхронных генераторов для АЭУ.

Задачи исследования:

определение методов улучшения КЭ;

создание методик и математически: "

разработка рекомендаций по

синхронных генераторов с требуемым КЭ;

оценка адекватности разработанных методов и математических моделей на основе сравнения теоретических и опытных данных. Методы исследований.

При решении поставленных задач использовались методы математического анализа (матричная и векторная алгебра, дифференциальное исчисление, численные методы), расчета полей в электрических машинах, теории электрических цепей. Для исследования магнитных полей использовался конечно-элементный пакет FEMM-2.3, а для моделирования работы АЭУ - программный продукт Twente-SIM PRO 2.3. Все вычисления и графические построения производились на ПЭВМ с применением следующих пакетов программ: MathCAD 2000, AutoCAD 2000, MSWord 2000, MSExel 2000. Адекватность моделей подтверждена данными, полученными на заводском испытательном стенде.

Научная новизна работы заключается в следующем: разработан комплекс имитационных моделей АЭУ, позволющий исследовать все показатели КЭ в различных режимах работы;

показана эффективность использования универсальных программных средств;

разработаны алгоритм и программы проектирования синхронных генераторов, позволяющие анализировать проектные решения;

на основе разработанной методики определен коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения с учетом реальной геометрии, насыщения и режима работы неявнополюсных синхронных генераторов и исследовано влияние различных факторов на данный коэффициент. Практическая ценность.

• Разработанные программы для проектирования неявнополюсных синхронных генераторов позволяют проводить его более эффективно. Сформулированы инженерные рекомендации по модернизации генераторов серии ВСГ. На основе разработанной методики проведен анализ КЭ на стадии проектирования синхронных генераторов. Разработанные методики и программное обеспечение позволяют снизить затраты на проведение опытно-конструкторских работ и натурных испытаний. Реализация результатов работы.

Разработанные математические модели и программы использованы на ОАО «СЭЗ» при создании и усовершенствовании серии генераторов ВСГ, а также на кафедре «Электромеханика» филиала МЭИ /ТУ/ в г. Смоленске при выполнении научно-исследовательских работ, дипломного и курсового проектирования.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: на научно-технической конференции "Электротехнические комплексы автономных объектов. Наука, производство, образование" (ЭКАО - 97, ЭКАО - 99), г. Москва, 1997 г., 1999 г.; первой городской научно-практической конференции молодых ученых и студентов г. Смоленска, г. Смоленск, 1998 г.; Ш международной

конференции "Электромеханика и электротехнологии", г. Клязьма, 1998 г.; ежегодной научно-технической конференции студентов и аспирантов вузов России "Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве", г. Москва, 1998 г.; первой городской научно-методической конференции "Современные компьютерные технологии в образовании и научных исследованиях", г. Смоленск, 1999 г.; международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (X, XI Бенардосовские чтения), г. Иваново, 2001 г., 2003 г.; научно-технической конференции «Электротехника, электромеханика и электротехнологии. Энергетика. Экономика и менеджмент», г. Смоленск, 2001 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы, четырех приложений и имеет 179 страниц основного текста, 62 рисунка, 7 таблиц, 155 наименований списка литературы на 14 страницах и акт об использовании результатов исследований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении обосновывается актуальность темы, сформулированы задачи и цели исследования, а также дается общая характеристика работы.

В первой главе рассматривается структура АЭУ, проводится анализ показателей КЭ, причины ухудшения и методы улучшения КЭ. Дается обзор методов исследования АЭУ в различных режимах работы.

Современная АЭУ является сложным устройством, объединяющим в своем составе приводной двигатель, генератор, систему управления и нагрузку. На основе анализа конструктивных исполнений приводных двигателей и генераторов для АЭУ ведущих российских и зарубежных фирм показаны направления двигателестроения и генераторостроения на ближайшее будущее.

Базовым вариантом для исследования использованы АЭУ с генераторами типа ВСГ, выпускаемыми ОАО «Сафоновским электромашиностроительным заводом», которые предназначены для электроснабжения собственных нужд газоперекачивающих станций. Приводом является газовая турбина. Генераторы типа ВСГ представляют собой взрывозащищенные бесщеточные синхронные генераторы с неявнополюсной конструкцией ротора, предназначенные для использования в качестве автономных источников электрической энергии, применяемых во взрывоопасных зонах.

Ухудшение КЭ АЭУ приводит к увеличению потерь, экономическому ущербу, снижению надежности и отказу некоторых потребителей. В отдельных случаях это представляет опасность для жизнедеятельности человека.

Среди причин, ухудшающих КЭ, согласно данным табл. 1, можно выделить 3 группы: работа АЭУ, влияние потребителей, аварийные режимы.

Табл. 1.

Связь свойств и причин ухудшения качества электрической энергии

Свойства электроэнергии Причины ухудшения качества электрической энергии

Установившееся отклонение напряжения Нестабильность и нелинейность системы регулирования напряжения СГ, падение напряжения в нагрузке

Переходное отклонение напряжения Коммутация и изменение нагрузки, короткие замыкания, обрыв цепи нагрузки или в цепи регулирования напряжения СГ

Установившееся отклонение частоты Нестабильность и нелинейность системы регулирования частоты приводного двигателя

Переходное отклонение частоты Изменение нагрузки, короткие замыкания

Небаланс напряжений Несимметрия в распределении нагрузки, несимметрия ЭДС и внутренних параметров СГ

Несинусоидальность напряжения Нелинейная нагрузка, несинусоидальность ЭДС и нелинейность внутренних параметров СГ

Амплитудная модуляция напряжения Импульсная нагрузка, нарушение синхронной работы СГ, резонанс в системе приводной двигатель - генератор

При выборе и проектировании устройств для улучшения КЭ предпочтение следует отдавать многофункциональным устройствам, позволяющим воздействовать на несколько показателей КЭ одновременно. При этом следует учитывать, что любые дополнительные устройства ухудшают массогабаритные и экономические показатели АЭУ. К наиболее эффективным мерам по улучшению КЭ следует отнести оптимизацию параметров АЭУ, и в частности СГ.

Наиболее рациональными методами исследования КЭ на стадии проектирования АЭУ признаны методы математического моделирования. После анализа ряда математических моделей был сделан вывод о необходимости создания новых математических моделей, позволяющих рассчитывать все показатели КЭ.

Во второй главе разрабатываются математические и компьютерные модели для исследования КЭ в установившихся и переходных режимах работы АЭУ.

Математическая модель состоит из уравнений, описывающих следующие устройства, входящие в состав АЭУ: газотурбинный двигатель с регулятором частоты вращения, бесконтактный СГ с автоматическим регулятором возбуждения, управляемая активно-индуктивная нагрузка и асинхронный двигатель. Структура АЭУ показана на рис. 1.

Приводной двигатель

Газотурбинный двигатель

Регулятор

частоты

вращения

газотурбинного

двигателя

Бесконтактный синхронный генератор

Регулятор возбуждения

<1 — ГЯ

- *

Датчики

и.

иь

и„

и I

и,

/

иь

/

и;

/

\

Неявнополюсный синхронный генератор

Синхронный возбудитель

Вращающийся мостовой выпрямитель

п

Управление по напряжению и току

Мгновенные значения фазных напряжений и токов

Нагрузка

ь

Ез

1 Управляемая активно-индуктивная нагрузка

Асинхронны! двигатель

И=сопз1 I I Ь=СОП51 I

Мс= сог^ I

К=уаг Ь=уаг М с= уаг I

Рис. 1. Структура и состав компьютерной модели АЭУ

СГ имеет на статоре трехфазную обмотку, а на роторе - обмотку возбуждения и демпферную обмотку с контурами по продольной и поперечной оси. Для оценки КЭ в переходных и установившихся режимах работы решается система дифференциальных уравнений для мгновенных значений напряжений обмоток статора и ротора СГ при заданных начальных условиях. В матричной форме записи система уравнений СГ имеет вид:

0)

Ы=1ма>мг»мс|г> (2)

Ы = \'аЛ,*с( > (3)

МЧ^Л^с!', Ы = &аЕ\га>гЪ>гс\> 111М-1 ¿Ы (4) (5) (7)

(8)

(9)

(10)

(И)

соответственно, матрицы напряжений, токов, потокосцеплений и активных сопротивлений контуров статора и ротора.

Уравнение механического равновесия:

„ 3 ¿со

Мэл+Мвн=-—, (12)

р &

где О - момент инерции маховых масс ротора СГ и приводного двигателя; Мэл - электромагнитный момент СГ; Мвн - момент приводного двигателя; р - число полюсов; со - угловая частота вращения.

Математические модели асинхронного двигателя и синхронного возбудителя - параметрические, без учета насыщения, с использованием допущений идеализированного

электромеханического преобразователя. Выводы обмотки якоря возбудителя подключаются к вращающимся выпрямителям, соединенным по трехфазной мостовой схеме, через которые подается постоянный ток на обмотку возбуждения СГ. При построении математической модели силовой схемы вращающихся выпрямителей использован метод постоянной структуры, когда переход из одного топологического состояния схемы к другому вызывает изменение

коэффициентов схемы, но не ее структуры. При этом используются следующие допущения: при моделировании вращающихся выпрямителей применяем статические вольтамперные характеристики вентилей, время восстановления запирающих свойств вентиля равны нулю.

Обзор литературы показал, что математические модели автоматических регуляторов возбуждения составлены для математических моделей СГ в осях d,q. Поэтому была создана математическая модель автоматического регулятора возбуждения компаундирующего действия, описанного в фазной системе координат.

Параметрами нагрузки являются активные сопротивления и индуктивности, которые в общем случае есть функции времени. Их матрицы имеют вид:

\rH\ = diag\rHa{t) > гнЪ (0> гнс (0|, (13)

\LH | = diag\LHa(t),LHb(t),LHC(t)\, (14)

где гна,гн^,гнс-активные сопротивления и LHa,LHf,,LHC- индуктивности фаз нагрузки.

Математические модели всех электрических элементов АЭУ записаны в фазной системе координат, что позволяет проводить анализ КЭ в симметричных и несимметричных режимах работы. Для объединения математических моделей отдельных элементов в единую математическую модель АЭУ использованы уравнения связи, отражающие физическую общность системы.

Компьютерные модели АЭУ построены с использованием пакета для моделирования динамических систем Twente-SIM 2.3 PRO. Блочный принцип, реализованный в Twente-SIM 2.3 PRO, позволяет создавать модели из отдельных подмоделей, легко их трансформировать и наращивать по степени сложности. Изменение отдельных подмоделей может производиться без нарушения общей структуры модели, которая определяется связями между отдельными блоками. Встроенные алгоритмы позволяют находить оптимальный метод решения жестких систем уравнений.

В третьей главе производится уточнение математической модели неявнополюсного синхронного генератора.

Для математической модели СГ, представленной во второй главе, определены формулы для расчета активных и индуктивных параметров неявнополюсного СГ без учета насыщения магнитной системы.

Учет насыщения произведен с использованием концепции дифференциальных индуктивностей, с использованием математических моделей СГ, разработанных Плахтыной Е.Г. Моделирование СГ производится согласно уравнениям (1) - (12), а для учета насыщения магнитной системы потокосцепления обмоток статора и ротора определяются по следующим зависимостям:

(hdtejrf+Kh?>> (i5)

N Н^агЫ+^Ь^К^ + (16)

где - матрицы индуктивностей рассеяния контуров статора и

ротора; \\»Г(ц\, " значения функций распределения витков

обмоток статора и ротора по осям й и ^ в матричном виде; Фф[, Фщ -

значения рабочего магнитного потока в воздушном зазоре по продольной и поперечной оси.

Формула электромагнитного момента, выраженная через магнитные потоки в воздушном зазоре и токи статора:

т аА с аЪ,с

мэл=^{Фт х ) (17> ;

Для определения Ф^, Фщ на основе расчета магнитной цепи 1

генератора рассчитывается кривая отношения значения рабочего магнитного потока в воздушном зазоре к максимальному падению магнитного напряжения цепи, представленная на рис. 2.

По предложенной методике создана единая компьютерная модель

Ртах

Рис. 2. Кривая фт) / для моделирования генератора ВСГ-280-4УЗ

/Р

/ тах

неявнополюсного СГ, не требующая изменения структуры модели и позволяющая моделировать процессы с учетом и без учета насыщения магнитной системы.

Также предложен метод расчета коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения с учетом реальной геометрии магнитной системы, насыщения и режима работы генератора на основе анализа электромагнитного поля, проводимого численными методами. Использование метода конечных элементов было, прежде всего, обусловлено его точностью. Использование стандартных пакетов, и в первую очередь конечно-элементного пакета РЕММ-2.3, позволило отказаться от написания

и

собственных программных средств, что увеличило скорость проведения вычислений по рассматриваемой проблеме.

Мгновенные значения токов фаз обмоток статора и ротора, угол нагрузки <р, зависящий от параметров нагрузки, и угол поворота ротора /0, определенные с помощью моделей, представленных во второй главе, являются исходными данными для расчета электромагнитного поля.

Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения определяется путем разложения в ряд Фурье и гармонического анализа по 40 гармоникам кривой выходного напряжения генератора.

В четвертой главе рассматриваются вопросы проектирования неявнополюсных СГ.

Для исследования КЭ с помощью математических моделей, представленных во второй и третьей главах данной диссертации, необходима информация о конструкции, точных размерах магнитопроводов статора и ротора, а также свойствах материалов, используемых в СГ. Данная информация может быть получена в результате проектирования СГ.

На стадии эскизного проектирования и предпроектных оценок необходимо знать, какими массогабаритными и энергетическими характеристиками будет обладать СГ. Для выяснения этих характеристик проводится проработка конструкции и определение основных размеров и энергетических показателей. Для проведения предпроектных оценок нужны специальные методики, позволяющие не только определять массогабаритные и энергетические показатели, но и проводить их оптимизацию. Для таких методик важна не только точность и скорость проведения расчетов, но и возможность рассмотрения различных вариантов.

В данной работе предложена инженерная методика для определения размеров активной части, массогабаритных и энергетических показателей СГ по исходным данным на стадии эскизного проектирования, позволяющая проводить поиск оптимального варианта при заданных критериях и ограничениях.

В массив ограничений, определяющих допустимую область для методики эскизного проектирования, включены максимальные значения магнитной индукции в зубцах статора В25, ротора В2Г, в ярме статора Вах и в ярме ротора Ваг, максимальные перепады температуры в изоляции пазов статора в8 и ротора вг, плотности токов в обмотках статора Js и ротора Зг, линейная нагрузка А, механическая прочность зубцового слоя и вала.

Данная методика для предварительных расчетов на стадии эскизного проектирования создана на основе инженерных методик поверочных расчетов СГ.

Зависимости на рис. 3 показывают качественную и количественную взаимосвязь между массой и КПД при изменении линейной нагрузки. При более детальном анализе с помощью данной методики возможно построение отдельных зависимостей, в том числе, зависимость КПД от массы стали и массы меди, так как масса электротехнической стали значительно превышает

массу меди в неявнополюсных СГ.

Разработан алгоритм

проектирования СГ, позволяющий анализировать качество проекта. Проектирование необходимо проводить в

несколько этапов.

На первом этапе на основе

технического задания производится предварительный

расчет, в результате которого определяются основные размеры СГ. Основными критериями являются минимум массы активных материалов, максимум КПД и некоторые другие. Ограничениями являются предельные значения: индукции при насыщении магнитопровода, плотности токов в обмотках статора и ротора, температуры изоляции, а также конструктивные соображения.

На втором этапе проводится поверочный электромагнитный расчет. Результатами данного расчета являются уточненные значения размеров всех элементов активной части СГ, массы обмоточного провода и электротехнической стали, КПД, параметров схемы замещения.

На третьем этапе производится тепловой, вентиляционный и механический расчеты, а также производится расчет и построение характеристик.

На четвертом этапе проводится функциональный анализ проекта, позволяющий оценить качество спроектированного СГ с помощью виртуальных испытаний, то есть моделирование с помощью ПЭВМ работы СГ в нормальных и аварийных режимах.

Виртуальные испытания можно проводить по программе стандартных приемо-сдаточных испытаний, за исключением тех пунктов, где требуется физический образец. Для СГ необходимо проведение следующих виртуальных испытаний на стадии проектирования: проверка качества электрической энергии; проверка уровня радиопомех; проверка режимов перегрузки, одно, двух и трехфазных коротких замыканий и пуска асинхронного двигателя соответствующей мощности; проверка работы системы возбуждения; испытания на воздействие повышенной и пониженной температуры окружающей среды; проверка работы с повышенной частотой вращения и оценка резонансной частоты вращения; расчет виброускорений и уровня шума.

Рис. 3. Зависимость КПД от массы активных материалов, где >7/-Р2=132 кВт, >/2-Р2=160 кВт, ^3-Р2=200 кВт

Для проведения представленных выше виртуальных испытаний необходима группа математических моделей, которые условно можно разделить на 3 основные группы: 1) по оценке электрических характеристик; 2) по оценке тепловых характеристик; 3) по оценке механических характеристик.

На пятом этапе проводится разработка и утверждение конструкторской документации.

Определены методы управления КЭ на стадии проектирования СГ. К основным методам относятся:

• улучшение отдельных показателей КЭ без оптимизации параметров схемы замещения СГ,

• улучшение отдельных показателей КЭ путем оптимизации некоторых параметров схемы замещения СГ,

• улучшение группы показателей КЭ путем оптимизации параметров схемы замещения СГ,

• проведение параметрического синтеза СГ по критерию качества электрической энергии.

Показаны методы оптимизации параметров схемы замещения СГ и алгоритм проведения параметрического синтеза генератора по критерию КЭ.

Кроме разработанного алгоритма составлены программы для проведения предварительного, электромагнитного, теплового, вентиляционного и механического расчета явнополюсных и неявнополюсных СГ и синхронных возбудителей, с использованием математического пакета МаАСАБ 2000. Анализ КЭ проводился с помощью программных продуктов, предложенных в данной работе.

Поверочные расчеты серии выпускаемых генераторов ВСГ, проведенные с использованием созданных программ показали, что в этой серии имеет место недоиспользование активных материалов. Проведенные исследования позволили модернизировать генератор ВСГ-280-4УЗ.

В пятой главе представлены результаты исследования всех показателей КЭ, регламентируемые ГОСТ Р 50783-95, с помощью компьютерных моделей, созданных во второй и третьей главах данной диссертации.

На рис. 4. представлен процесс пуска приводного двигателя АЭУ с последующим выходом его в установившейся режим. Установившееся отклонение напряжения, для представленного режима, равно 5Цу = 0.184 %, а установившееся отклонение частоты -

8[у = 0.205 %.

На рис. 5 и 6 представлены кривые линейного напряжения при набросе активно - индуктивной нагрузки с параметрами:^ = 0.64 Ом, Ьп =0.00153 Гн и пуске асинхронного двигателя АД-45-8 мощностью 45 кВт. Кроме представленных процессов исследовался режим сброса номинальной нагрузки.

О - (нпе 1.5 с

Рис. 4. Пуск приводного двигателя АЭУ под нагрузкой

В данных процессах оценивалось переходное отклонение напряжения и время его восстановления, значения которых показаны в табл. 2, а также переходное отклонение частоты и время её восстановления.

. . Для оценки коэффициента небаланса напряжений исследовались режимы несимметричной нагрузки. На рис. 7, 8 представлены результаты моделирования процесса, при котором одна фаза (А) имеет нагрузку 75% от номинальной, а две другие фазы (В, С) имеют номинальную нагрузку. При данной несимметричной нагрузке коэффициент небаланса напряжений составляет =10.012%.

Для оценки адекватности предложенных математических моделей, было проведено сравнение результатов теоретического и экспериментального исследования переходных процессов АЭУ с генератором марки ВСГ-280-4УЗ, представленные в таблице 2. Результаты расчета хорошо согласуются с экспериментальными данными, что подтверждает правильность разработанной программы, а также вполне приемлемую точность математических моделей.

Рис. 5. Линейное напряжение при набросе номинальной нагрузки

650в

иаЬ.В

■650 В |_;_;___;_|_;_,_:___

0 1те 24

Рис. 6. Напряжение при пуске асинхронного двигателя

460 А

1500 В 2600 С

A Us, В В УЬ.В CUc.B

•/I

\А

Л

■ А

321,1

0.5 Ьте йЗ с

Рис. 7. Кривые фазного напряжения при несимметричной нагрузке

•2430 А •1G00

•600 С_

05 bms 09с

Рис. 8. Кривые фазного тока при несимметричной нагрузке

Табл. 2.

Опытные и расчетные данные процессов изменения нагрузки

Параметр Режим

Наброс нагрузки Пуск асинхронного двигателя

Опыт Расчет Опыт Расчет Опыт Расчет

ипер>В 496.8 490.2 508 481.5 594 608.1

-12.2 -13.3 -10.2 -14.9 +5 +7.5

1в, сек 1.64 1.5 1.5 1.58 - -

Для проверки методики по определению коэффициента искажения синусоидальной кривой напряжения экспериментально исследованы различные установившиеся режимы работы генератора ВСГ-280-4УЗ.

На рис. 9 представлены кривые фазного напряжения генератора в режиме холостого хода.

В 350

Рис. 9. Кривые фазного напряжения генератора ВСГ-280-4УЗ в режиме холостого хода 1-эксперимент, 2- расчет

Временной сдвиг кривых сделан специально для лучшей оценки формы кривых, так как при наложении расчетной кривой напряжения на экспериментальную кривую происходит их совпадение.

Полученные результаты показывают адекватность моделей, что дает возможность использования их для исследования КЭ в инженерной практике.

В приложениях приведены документы, подтверждающие использование результатов диссертационной работы, технические данные синхронного генератора ВСГ-280-4УЗ, характеристики приборов и испытательного оборудования, а также текст программы для проведения электромагнитного расчета неявнополюсного синхронного генератора.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Проанализировано направление развития конструкций АЭУ и методов улучшения качества электрической энергии. Показана необходимость разработки и применения в процедурах принятия проектных решений методов, позволяющих анализировать качество электрической энергии, вырабатываемой АЭУ.

2. Разработана группа математических и компьютерных моделей, позволяющих проводить анализ всех показателей качества электрической энергии в различных режимах работы АЭУ.

3. Разработана новая математическая модель для определения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения с учетом реальной геометрии, насыщения и режима работы неявнополюсных синхронных генераторов.

4. Разработан алгоритм проектирования синхронных генераторов, позволяющий анализировать качество проекта и имеющего в своем составе процедуры коррекции результатов проекта.

5. Предложена инженерная методика для определения геометрических размеров активной части, массогабаритных и энергетических показателей неявнополюсных синхронных генераторов на стадии эскизного проектирования.

6. Определены методы управления качеством электрической энергии на стадии проектирования синхронных генераторов. Показаны методы оптимизации параметров схемы замещения синхронных генераторов и алгоритм проведения параметрического синтеза синхронных генераторов по критерию качества электрической энергии.

7. На основе разработанных программ по проектированию синхронных генераторов, проведены поверочные расчеты серии выпускаемых генераторов ВСГ, которые показали, что в этой серии имеет место недоиспользование активных материалов.

8. Проведены исследования по модернизации генератора ВСГ-280-4УЗ, позволившие оптимизировать его показатели.

9. Исследованы все показатели качества электрической энергии в различных режимах работы АЭУ с генератором ВСГ-280-4УЗ, с использованием созданных компьютерных моделей. Показатели качества электрической энергии не выходят за пределы нормируемых значений.

10. Проведено исследование влияния на форму кривой выходного напряжения неявнополюсных синхронных генераторов геометрии магнитопроводов статора и ротора, насыщения магнитной системы. Определены меры для улучшения формы кривой выходного напряжения.

11. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных подтвердили адекватность предложенных методик и математических моделей.

12. Адекватность и универсальность предложенных в данной работе методов, математических и компьютерных моделей, в сочетании с

небольшими затратами времени, делают их весьма эффективными при анализе качества электрической энергии и проектировании синхронных генераторов для АЭУ.

Результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Бояринов Г.И., Гордиловский, A.A. Баловнев Д.И. Электромашинные автономные источники // Научно-техническая конференция «Электротехнические комплексы автономных объектов». ЭКАО - 97. Тез.

, докл. - М.: Изд-во МЭИ, 1997. - С. 75-76.

2. Бояринов Г.И., Гордиловский A.A., Баловнев Д.И. О качестве электрической энергии в автономных энергоустановках // Сборник научных

i трудов № 10. - Смоленск, 1997. - С. 17-19.

3. Баловнев Д.И. К формированию математической модели автономных энергоустановок. // Первая городская научно-практическая конференция молодых ученых и студентов г. Смоленска. Тез. докл. - Смоленск, 1998. -

I С. 89-90.

4. Баловнев Д.И., Бояринов Г.И. Синтез автономных электротехнических установок. // Тез. докл. III Международной конференции "Электромеханика и электротехнологии".-Клязьма, 1998. - С. 270.

5. Баловнев Д.И. Особенности проектирования турбогенераторов малой мощности. // РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА В НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ. Ежегодная научно-техническая конференция

I студентов и аспирантов вузов России. Тез. докл. В 3-х томах. Т. 2. - М.: Изд-

во МЭИ, 1998. - С. 5-6.

6. Баловнев Д.И., Бояринов Г.И. Исследование автономных энергоустановок. // Научно-техническая конференция «Электротехнические комплексы автономных объектов». Тез. докл. - М.: Изд-во МЭИ, 1999. -С. 64.

* 7. Баловнев Д. И. Компьютерная программа для исследования

переходных процессов в системе синхронный генератор - автономная , нагрузка. // Тез. докл. первой городской научно-методической конференции

' «Современные компьютерные технологии в образовании и научных

исследованиях».- Смоленск, 1999. - С. 5-6.

8. Бояринов Г.И., Баловнев Д.И. К определению коэффициента искажения синусоидальной кривой напряжения автономного генератора. // Тез. докл. научно-технической конференции, посвященной 40-летию филиала «Электротехника, электромеханика и электротехнологии. Энергетика. Экономика и менеджмент». В 2-х томах. Tl.- Смоленск: ГОУВПО СФМЭИ (ТУ), 2001. - С.10-11.

9. Бояринов Г.И., Баловнев Д.И. Анализ качества электрической энергии синхронного генератора на основе расчета поля. // Международная научно-техническая конференция «Состояние и перспективы развития

20

(^77

электротехнологии» (X Бенардосовские чтения). Тез. докл. В 2-х томах. Т. 1. - Иваново: ИГЭУ, 2001. - С. 179.

10. Бояринов Г.И., Баловнев Д.И. Исследование влияния нагрузки на качество электрической энергии автономной энергоустановки. // Международная научно-техническая конференция «Состояние и перспективы развития электротехнологии» (XI Бенардосовские чтения). Тез. докл. В 2-х томах. Том 2. - Иваново: ИГЭУ, 2003. - С. 87.

* 15 0 77

Печ. л. № Тираж № _

Типография МЭИ, Красноказарменная, 13.

Введение

1. СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Современное состояние и перспективы развития автономных энергетических установок.

1.1.1. Общая структура автономных энергетических установок.

1.1.2. Приводные двигатели для автономных энергоустановок

1.1.3. Электрические генераторы для автономных энергоустановок

1.2. Анализ качества электрической энергии

1.2.1. Показатели качества электрической энергии

1.2.2. Влияние ухудшения качества электрической энергии на потребителя

1.2.3. Анализ причин ухудшения качества электрической энергии

1.2.4. Методы улучшения качества электрической энергии 3 5 1.3 Обзор методов для исследования качества электрической энергии автономных энергоустановок

Автономные источники электрической энергии получают все большее распространение. Необходимость в них возникает там, где технически невозможно, например, на движущихся объектах, или экономически не выгодно использовать централизованное электрическое снабжение. А это в первую очередь, объекты, удаленные от крупных электрических систем и имеющие собственные источники первичной энергии, например газовые и нефтяные месторождения.

Обеспечение качества электроэнергии (КЭ) для автономных систем электроснабжения промышленной частоты задача более сложная, чем для сетей общего назначения. При этом ухудшения качества электрической энергии губительным образом сказываются на многие группы потребителей. Существующие методы по улучшению КЭ, используемые для сетей централизованного электроснабжения, не всегда подходят для автономных энергетических установок (АЭУ). Например, дополнительные устройства, улучшающие КЭ, приводят к ухудшению массогабаритных и стоимостных показателей системы автономного электроснабжения. Более эффективным является использование внутренних возможностей АЭУ для обеспечения необходимого КЭ, а именно возможностей синхронного генератора, входящего в ее состав.

В настоящее время известны различные методы исследования качества электрической энергии в автономных системах электроснабжения, созданные трудами таких ученых как А.А. Горев, А.В. Иванов-Смоленский, ЕЛ. Казовский, И.П. Копылов, М.П. Костенко, Г. Крон, Ф.А. Мамедов, Р. Парк, Г.Н. Петров, Р. Рихтер, С.В. Страхов, Р.В. Фильц, В.И. Чабан, Ю.Г. Шакарян и многие другие.

Развитие современных АЭУ идет по пути не только улучшения массогабаритных, экономических, экологических показателей, но и обеспечения необходимого КЭ. При этом с одновременным ростом количества и качества средств разработки, резко сокращается время, отводимое на создание и внедрение в производство новых изделий.

Таким образом, развитие методов анализа КЭ на стадии проектирования АЭУ и синхронных генераторов для них является актуальной задачей. Цель работы.

Целью настоящей работы является создание математических моделей и расчетных программ для анализа КЭ на стадии проектирования синхронных генераторов для АЭУ. Задачи исследования: определение методов улучшения КЭ; создание методик и математических моделей по анализу КЭ; разработка рекомендаций по проектированию неявнополюсных синхронных генераторов с требуемым КЭ; оценка адекватности разработанных методов и математических моделей на основе сравнения теоретических и опытных данных. Методы исследований.

При решении поставленных задач использовались методы математического анализа (матричная и векторная алгебра, дифференциальное исчисление, численные методы), расчета полей в электрических машинах, теории электрических цепей. Для исследования магнитных полей использовался конечно-элементный пакет FEMM-2.3, а для моделирования работы АЭУ - программный продукт Twente-SIM PRO 2.3. Все вычисления и графические построения производились на ПЭВМ с применением следующих пакетов программ: MathCAD 2000, AutoCAD 2000, MSWord 2000, MSExel 2000. Адекватность моделей подтверждена данными, полученными на испытательном стенде электромашиностроительного завода.

Научная новизна работы заключается в следующем: разработанный комплекс имитационных моделей АЭУ позволяет исследовать все показатели КЭ в различных режимах работы; показана эффективность использования универсальных программных средств; разработан алгоритм проектирования синхронных генераторов, позволяющий анализировать проектные решения, а также разработаны программы для проектирования синхронных генераторов; на основе разработанной методики определен коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения с учетом реальной геометрии, насыщения и режима работы неявнополюсных синхронных генераторов и исследовано влияние различных факторов на данный коэффициент.

Практическая ценность.

Разработанные программы для проектирования неявнополюсных синхронных генераторов позволяют проводить его более эффективно. Сформулированы инженерные рекомендации по модернизации генераторов серии ВСГ. На основе разработанной методики проведен анализ КЭ на стадии проектирования синхронных генераторов. Разработанные методики и программное обеспечение позволяют снизить затраты на проведение опытно-конструкторских работ и натурных испытаний.

Реализация результатов работы.

Разработанные математические модели и программы использованы на ОАО «СЭЗ» при создании и усовершенствовании серии генераторов ВСГ, а также на кафедре «Электромеханика» филиала МЭИ (ТУ) в г. Смоленске при выполнении научно-исследовательских работ, дипломном и курсовом проектировании.

Апробация работы.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях: на научно-технической конференции "Электротехнические комплексы автономных объектов. Наука, производство, образование" (ЭКАО - 97, ЭКАО -99), г. Москва, 1997 г., 1999 г.; первой городской научно - практической конференции молодых ученых и студентов г. Смоленска, г. Смоленск, 1998 г.; III международной конференции "Электромеханика и электротехнологии", г. Клязьма, 1998 г.; ежегодной научно-технической конференции студентов и аспирантов вузов России "Радиоэлектроника и электротехника в народном хозяйстве", г. Москва, 1998 г.; первой городской научно-методической конференции "Современные компьютерные технологии в образовании и научных исследованиях", г. Смоленск, 1999 г.; международной научно-технической конференции "Состояние и перспективы развития электротехнологии" (X, XI Бенардосовские чтения), г. Иваново, 2001 г., 2003 г.; научно-технической конференции «Электротехника, электромеханика и электротехнологии. Энергетика. Экономика и менеджмент», г. Смоленск, 2001 г.

Публикации.

По теме диссертации опубликовано 10 печатных работ.

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и четырех приложений; имеет 179 страниц основного текста, 62 рисунок, 7 таблиц, 155 наименований списка литературы на 14 страницах и акт об использовании результатов исследований.

Основные результаты работы заключаются в следующем:

1. Проанализировано направление развития конструкций АЭУ и методов улучшения качества электрической энергии. Показана необходимость разработки и применения в процедурах принятия проектных решений методов, позволяющих анализировать качество электрической энергии, вырабатываемой АЭУ.

2. Разработана группа математических и компьютерных моделей, позволяющих проводить анализ всех показателей качества электрической энергии в различных режимах работы АЭУ.

3. Разработана новая математическая модель для определения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения с учетом реальной геометрии, насыщения и режима работы неявнополюсных синхронных генераторов.

4. Разработан алгоритм проектирования синхронных генераторов, позволяющий анализировать качество проекта и имеющего в своем составе процедуры коррекции результатов проекта.

5. Предложена инженерная методика для определения геометрических размеров активной части, массогабаритных и энергетических показателей неявнополюсных синхронных генераторов на стадии эскизного проектирования.

6. Определены методы управления качеством электрической энергии на стадии проектирования синхронных генераторов. Показаны методы оптимизации параметров схемы замещения синхронных генераторов и алгоритм проведения параметрического синтеза синхронных генераторов по критерию качества электрической энергии.

7. На основе разработанных программ по проектированию синхронных генераторов, проведены поверочные расчеты серии выпускаемых генераторов ВСГ, которые показали, что в этой серии имеет место недоиспользование активных материалов.

8. Проведены исследования по модернизации генератора ВСГ-280-4УЗ, позволившие оптимизировать его показатели.

9. Исследованы все показатели качества электрической энергии в различных режимах работы АЭУ с генератором ВСГ-280-4УЗ, с использованием созданных компьютерных моделей. Показатели качества электрической энергии не выходят за пределы нормируемых значений.

10. Проведено исследование влияния на форму кривой выходного напряжения неявнополюсных синхронных генераторов геометрии магнитопроводов статора и ротора, насыщения магнитной системы. Определены меры для улучшения формы кривой выходного напряжения.

11. Сопоставление расчетных и экспериментальных данных подтвердили адекватность предложенных методик и математических моделей.

12. Адекватность и универсальность предложенных в данной работе методов, математических и компьютерных моделей, в сочетании с небольшими затратами времени, делают их полезными при анализе качества электрической энергии и проектировании синхронных генераторов для АЭУ.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Паластин Л. М. Электрические машины автономных источников питания.- М.: Энергия, 1972. - 464 с.

2. Атрощенко В. А., Григораш О. В., Лянчу В. В. Современное состояние и перспективы развития систем автономного электроснабжения // Промышленная энергетика, 1994, № 5. С. 33-36

3. Кутей В. Р. Перспективы применения газотурбинных двигателей в передвижной энергетике. // Двигателестроение, 1986, №2. С. 44-48

4. Лжядехов Е. Н., Столбов М. С. Технология предпроектных исследований тепловых двигателей. //Двигателестроение, 1991, №8, С.51-57

5. Манушин Э.А. Газовые турбины: проблемы и перспективы. — М.: Энергоатомиздат, 1986. 165 с.

6. Справочник по электрическим машинам. В 2-х т. // Под общей ред. И.П. Копылова и Б.К. Клокова. Т.1. М.: Энергоатомиздат, 1989. - 456 с.

7. Григораш О.В., Современное состояние и перспективы применения асинхронных генераторов в автономной энергетике // Промышленная энергетика, 1995, №3. С. 29-32

8. Данилевич Я.Б., Сигаев В.Е. Электроэнергетические установки с синхронными генераторами нестандартной частоты // Электричество, 2000, №5.-С. 26-31.

9. Бохян С.К., Симонян М.И., Яламов В.Ф. Высокоскоростные асинхронные генераторы в автономных стабилизированных источниках питания. // Электротехника, 1981, №2. С.20-22

10. Фришман B.C., Прохорова Г.А., Эвентов С.З. Проектирование автономных асинхронных генераторов. //Электротехника, 1988, №1.- С. 26-28

11. Радин В.И., Брускин Д.Э., Зорохович А.Е. Электрические машины: Асинхронные машины. — М.: Высшая школа, 1988. 243 с.

12. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины. — М.: Высшая школа, 1990. -416 с.

13. Бут Д.А. Электромеханика сегодня и завтра. // Электричество, 1995, № 1.-С. 2-10

14. Балагуров В.А., Галатеев Ф.Ф. Электрические генераторы с постоянными магнитами. — М.: Энергоатомиздат, 1988. 324 с.

15. Балагуров В.А- Проектирование специальных электрических машин переменного тока. — М.: Высшая школа, 1982. 271 с.

16. Абрамов А.И., Извеков В.И., Серихин Н.А. Проектирование турбогенераторов: Учеб. пособие для электромех. и электротехн. спец. вузов — М.: Высш. шк., 1990. -336 е.: ил

17. Антонов М.В. Технология производства электрических машин. Учебник для ВУЗов., 2-е изд., М.: Энергоатомиздат. 1993. 529 е., ил.

18. Генераторы синхронные взрывозащищенные типа ВСГ. Технические условия Сафоново, ОАО «СЭЗ», 1997. - 20 с.

19. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах общего назначения Минск: Изд. стандартов, 1998. — 31с.

20. ГОСТ Р 50783-95. Электроагрегаты и передвижные электростанции с двигателями внутреннего сгорания. Общие технические требования М.: Изд. стандартов, 1995. - 27 с.

21. ГОСТ 26658-85. Электроагрегаты и передвижные электростанции с двигателями внутреннего сгорания. Методы испытаний М.: Изд. стандартов, 1986. - 40 с.

22. Жежеленко И. В. Показатели качества электроэнергии и их контроль на промышленных предприятиях.—2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 168 с.

23. Иванов-Смоленский A.B. Электрические машины: Учебник для вузов-М.: Энергия, 1980. 928 е., ил.

24. Жежеленко И. В. Нормирование уровней гармоник с учетом экономического ущерба // Электричество, 1976, № 5. С. 64-68

25. Вилесов Д.В., Гальперин В.Е., Ищенко В.Ф. Механизм возникновения низкочастотной вибрации асинхронного двигателя при несинусоидальном напряжении питания //Электротехника, 1984, №8. С. 7-9

26. Тихомиров П.М. Расчет трансформаторов: Учеб. пособие для вузов,-5-е изд.,- М.: Энергоатомиздат, 1986.-528 е.: ил.

27. Копылов И.П. Математическое моделирование электрических машин. М.: Высшая школа, 1994. - 318 е., ил

28. Гармоники в электрических системах: Пер. с англ./Дж. Арриллага, Д. Брэдли, П. Боджер. М.: Энергоатомиздат, 1990. -320 с.

29. Redl R., Tenti P., Van Wyk J.D. Power electronis" polluting effects // IEEE Spectrum, may, 1997. P. 33-39

30. Добрускин JT. А. Анализ проблем электромагнитной совместимости преобразователей с питающей сетью // V СИМПОЗИУМ Электротехника 2010 год, сборник докладов в 2-х томах. Том 2- М.: Изд. ВЭИ, 1999. С. 322-327

31. Бертинов А. И., Мизюрин С. Р., Резников С. Б., Бочаров В. В., Алешечкин В. А. Качество электроэнергии бортовых систем электроснабжения и способы его улучшения // Электричество, 1981, № 6. -С. 32-36

32. Кутузов С.И. Особенности ограничения высших гармоник, вносимых в автономную энергосистему синхронной машиной // Электричество, 1996, № 3. С. 2-9

33. Ковалев Ф.И., Флоренцев С.Н. Анализ и прогноз развития приборов силовой электроники на рубеже столетий // V СИМПОЗИУМ Электротехника 2010 год, сборник докладов в 2-х томах. Том 2- М.: Изд. ВЭИ, 1999. -С.222-227

34. Розанов Ю.К., Рябчинский М.В., Кваснюк А.А Современные методы регулирования качества электроэнергии средствами силовой электроники // Электротехника, 1999, №4. С. 28-32

35. Gyugyi, L„ Stricula Е.С. Active AC Power Filters// Conf. Rec. Meet IEEE Ind. Appl. Soc. 1976. P. 529-535

36. Akagi H., Tsukamoto Y., Nabae A. Analysis and design of an an active power filter using quad-series voltage source PWM converters// IEEE/IAS 23-th Annu Meet., Pittsburgh (Pennselvania), Oct, 1988.- P. 867-873

37. Aredes M., Hafner J., Heumann K. Three-phase four-wire shunt active filter control strategies // IEEE Trans, on power electronics, 1997, Vol 12. -P. 311-318.

38. Stacey E.J., Strycula E.C. Hybrid filters // IEEE/ LAS Annu. Meet., 1977.-P. 1133-1140

39. Мустафа Г.М., Кутейникова А.Ю., Розанов Ю.К., Иванов И.В. Применение гибридных фильтров для улучшения качества электроэнергии // Электричество, 1995, № 10. С. 33-39

40. Бояринов Г.И., Гордиловский А.А. Баловнев Д.И. Электромашинные автономные источники // Научно техническая конференция «Электротехнические комплексы автономных объектов». ЭКАО - 97. Тезисы докладов.- М.: Изд-во МЭИ, 1997. - С. 75-76.

41. Орлов А.В. Аналитический обзор современного состояния разработок по установкам гарантированного питания. Л.: ЛВВИСУ, 1988. -88 с.

42. Игнатов А.В., Лахович С.Г., Синенко М.П., Копейка В.В., Шестаков В.В., Зелененко В.В. Системы возбуждения турбогенераторовмощностью 2,5.500 МВТ // V СИМПОЗИУМ Электротехника 2010 год, сборник докладов в 2-х томах. Том 2- М.: Изд. ВЭИ, 1999. С.375-378

43. Dreyfus L. Freie magnetische Energie zwischen verketteten Mehrphasensystemen, E. u. M, 1911, 29. S. 891

44. Dreyfus L. Ausgleichvorgange in der symmetrischen Mehrphasenmaschnen, E. u. M, 1912, 29. S. 121

45. Blondel A. Complement a la theorie des alternateurs a deux reactions, Rev. Gen. de TElectricite, 1922, v. 12

46. Blondel A. Application de la methode des deux reactions a Tetude des phenomenes oscillatoires des alternateurs couples, Rev. Gen. de TElectricite, 1923, v. 13, P. 235,275,331,387,515

47. Park R.H. Two-Reaction theory of synchronous Machines, p. I. -Trans. AIEE, 1929, vol. 48. P. 716

48. Park R.H. Two-Reaction theory of synchronous Machines, p. II. -Trans AIEE, 1933, vol. 52. P. 351

49. Горев А.А. Переходные процессы синхронной машины.- JI.-M.: Госэнергоиздат, 1950. 551 с.

50. Важнов А.И. Переходные процессы в машинах переменного тока Л.: Энергия, 1980. - 256 е., ил.

51. Данилевич Я.Б., Домбровский В.В., Казовский Е.Я. Параметры электрических машин переменного тока М.-Л.: Наука, 1965. - 339 е., ил

52. Казовский Е.Я. Переходные процессы в электрических машинах переменного тока-М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1962 624 с.

53. Лайбль Т. Теория синхронной машины при переходных процессах-М.-Л.: Госэнергоиздат, 1957. 168 с.

54. Постников И.М. Обобщенная теория и переходные процессы электрических машин. М.: Высшая школа, 1975. - 319 с.

55. Хэнкок Н. Матричный анализ электрических машин. Перевод с англ. М.: Энергия, 1967. - 225 е., ил.

56. Страхов С.В. Переходные процессы в электрических цепях, содержащих машины переменного тока. М.: Госэнергоиздат, 1960. - 247 с.

57. Веников В.А. Переходные электромеханические процессы в электрических системах. М.: Высшая школа, 1970. - 472 с.

58. Супрун Г.Ф. Синтез систем электроэнергетики судов. JL: Судостроение, 1972. - 326 с.

59. Мамедов Ф.А. Исследование электрических машин переменного тока с помощью ЭВМ. I Ч. М.: МЭИ, 1976. 68 с.

60. Капустин М.П. О форме математического описания процессов в автономной электроэнергетической системе. // Электричество, 1981, №12. -С. 61-63

61. Резников О.Б, Бочкарев В.В, Алешечкин В.А, Ушкань Л.Г. Автономная система электроснабжения с демпфирующим преобразователем. // Электричество, 1978, №9. С. 69-71

62. Сендюрев В.М. Анализ несимметричного режима синхронной машины в системе координат d, q, 0. // Электричество, 1978, №12. С. 16-20

63. Трещев И.И, Климова Н.С. Переходные электромагнитные процессы в аварийных режимах трансмиссии переменного тока. // Электротехника, 1985, №6. С. 54-57

64. Проданов Л.В. Анализ сложных переходных процессов синхронных машин при помощи обобщенных алгебраических уравнений. // Электротехника, 1997, №9. С. 31-34

65. Власов Е.Н, Саблин А.Д, Ходжаев К.Ш. Уравнение медленных переходных процессов синхронной машины. // Электричество, 1980, №9. -С.41-43

66. Лупкин В.М. Решение линейных дифференциальных уравнений двухфазного короткого замыкания синхронной машины. // Электричество, 1980, №2. С. 31-36

67. Джаноян Г.А. Расчет переходных процессов в генераторах двойного питания средней мощности. // Электротехника, 1985, №8. С. 59-61

68. Бочкова Н.Г. Переходные процессы бесщеточного возбудителя. // Электричество, 1978, №10. С. 35-39

69. Киселев П.В., Ходжаев К.Ш. Уравнения нестационарных процессов синхронного генератора, питающего нагрузку через выпрямитель. // Электричество, 1983, №4. С. 33-38

70. Трещев И.И. Электромеханические процессы в машинах переменного тока. JL: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1980. - 344 е., ил.

71. Веретенников Л.П. Исследование процессов в судовых электроэнергетических системах. Теория и методы. Л.: Судостроение, 1975.-375 с.

72. Будищев М.С. Исследование влияния насыщения машин на пусковые процессы в системе автономный генератор асинхронный двигатель. // Изв. вузов, Электромеханика, 1982, №2. - С. 178-185

73. Бинс К, Лауренсон П. Анализ и расчет электрических и магнитных полей. Пер. с анг., М.: Энергия, 1970. 370 с.

74. Домбровский В.В. Справочное пособие по расчету электромагнитного поля в электрических машинах.- Л.: Энергоатомиздат, 1983.-256 с.

75. Универсальный метод расчета электромагнитных процессов в электрических машинах. // А.В. Иванов-Смоленский, Ю.В. Абрамкин, А.И. Власов, В.А. Кузнецов; Под ред. А.В. Иванова-Смоленского- М.: Энергоатомиздат, 1986. 216 с.

76. Власов А.И. Исследование электромагнитных процессов в турбогенераторе методом проводимостей зубцовых контуров. Дисс. канд. техн. наук.-М., 1979. 178 е., ил.

77. Мартынов В.А. Исследование установившихся режимов явнополюсных синхронных машин методом проводимостей зубцовых контуров. Дисс. канд. техн. наук М., 1982. - 227 с.

78. Попов В.И., Макаров Л.Н., Мартынов В.А. Электромагнитные процессы в асинхронных машинах с чередующимися пазами короткозамкнутого ротора. // Электротехника. 1997, №9. -С. 1-5.

79. Фисенко В.Г. Разработка метода расчета переходных процессов асинхронных двигателей с учетом вытеснения тока и двусторонней зубчатости сердечников. Дисс. канд. техн. наук.-М., 1990 182 с.

80. Пульников А.А., Пластун А.Т., Денисенко В.И. Исследование установившихся режимов работы синхронного двигателя с совмещенным индукторным возбуждением методом проводимостей зубцовых контуров. // Электричество, 1998, №11.- С. 28-36.

81. Попов В.В Синхронная машина с несимметричным магнитопроводом. Автореферат дисс. канд. техн. наук. М., 2000,- 20 с.

82. Мартынов В.А. Математическое моделирование переходных процессов электрических машин на основе численного метода расчета электромагнитного поля. Дисс. докт. техн. наук. Иваново: ИГЭУ, 1996. -324 с.

83. Тесленко О.А. Моделирование вентильных генераторов с малым числом пазов на полюс и фазу. Автореферат дисс. канд. техн. наук. М.: МЭИ, 1998.-20 с.

84. Караулов В.Н. Разработка математической модели электромагнитных процессов в специальных явнополюсных синхронных генераторах при работе на несимметричную и вентильную нагрузки. Автореферат дисс. канд. техн. Наук. М., 1997. - 20 с.

85. Федотов А.И. Дискретные методы анализа режимов синхронных электрических машин с вентильными системами возбуждения. Автореферат дисс. докт. техн. наук. М.: МЭИ, 1998. - 40 с.

86. Каримов P.P. Дискретная математическая модель синхронной электрической машины с вентильным возбудителем для исследования установившихся и переходных электромагнитных процессов. Автореферат дисс. канд. техн. наук. Казань: КГЭУ, 2001. - 20 с.

87. Кузнецов В.А., Федотов А.И. Применение локальных рядов Фурье для расчета электромагнитных переходных процессов в синхронных электрических машинах. // Электротехника, 1997, №4. С. 34-37.

88. Чабан В.И, Павлына В.Ф. Математическая модель насыщенной явнополюсной синхронной машины. // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1981, №2. С. 72-81

89. Чабан В.И, Федан Р.Г. Математическая модель синхронной машины как элемента системы. // Электрические сети и системы, 1979, вып. 15.-С. 136-139

90. Чабан В.И. К расчету переходных процессов в электромашинных системах. // Электрические сети и системы, 1978, вып. 14. С. 113-120.

91. Фильц Р.В, Лябук Н.Н. Математическое моделирование явнополюсных синхронных машин Львов: Свит, 1991. - 176 с.

92. Чабан В.И. Разработка методов анализа переходных процессов электрических машин и электромашинных систем переменного тока. Автореферат дисс. докт. техн. наук. М.: МЭИ, 1986. - 38 с.

93. Чабан В.И. Основы теории переходных процессов электромашинных систем. Львов: Вища школа, 1980. - 200 с.

94. Чабан В.И. Методы анализа электромеханических систем. -Львов: Вища шк. Изд-во при Львов, ун-те, 1985. 192 е., ил.

95. Фильц Р.В, Глухивский Л. И, Перхач В.С, Дячишин Б.Г, Лябук Н.Н, Сабадаш И.А. Метод расчета на ЦВМ переходных процессов насыщенной явнополюсной синхронной машины. // Электротехника, 1975, №1.-С. 37-41.

96. Фильц Р.В. Математические основы теории электромеханических преобразователей. Киев: Наукова думка, 1979. - 205 с.

97. Фильц Р.В. Дифференциальные уравнения напряжений насыщенных неявнополюсных машин переменного тока // Изв. вузов СССР. Электромеханика, 1966, № 11. С. 1195-1203.

98. Фильц Р. В., Кекот О.В. Основы магнитно-нелинейной теории явнополюсной машины с управляемым полупроводниковым коммутатором // Изв. вузов СССР. Электромеханика, 1975, № 6. С. 610-622.

99. Фильц Р. В., Глухивский JI. И. Основы магнитно-нелинейной теории обобщенной явнополюсной синхронной машины в фазных координатах // Изв. вузов. СССР. Электромеханика, 1973, № 1. С. 17—28.

100. Фшьц Р. В. Про статичш шдуктивност1 як параметри електричних контур1в// Питания Teopii та регулювання електричних машин: Вюн. Льв1в. полггехн. ш-ту. Льв1в, 1969, Вип. 32. С. 17-21.

101. Фильц Р.В. Теорема взаимности для нелинейных контуров// Изв. вузов СССР. Электромеханика, 1968, № 2. С. 204 - 205

102. Фильц Р.В. Общий метод определения параметров электромеханических устройств с насыщающимся магнитопроводом // Электротехника, 1977, № 3. С. 38 - 43

103. Чабан В.И. Новая система координатных осей для анализа неявнополюсных машин как многополюсников сложной цепи. // Теоретическая электротехника, 1972, вып. 13. С. 99-105.

104. Чабан В.И. Дифференциальные уравнения насыщенной неявнополюсной машины в косоугольных координатах. // Электричество, 1977, №3.-С. 73-75

105. Чабан В.И. Дифференциальные уравнения насыщенной неявнополюсной машины в физических координатах // Изв. вузов СССР. Электромеханика, 1977, № 4. с. 370-375

106. Плахтына Е.Г. Математическое моделирование электромашинно-вентильных систем. Львов: Вища шк. Изд-во при Львов, ун-те, 1986. - 164с.

107. Татур Т.А., Татур В.Е. Анализ электрических цепей. Часть II. Переходные процессы в линейных, нелинейных цепях и цепях с распределенными параметрами. М.: Изд-во МЭИ, 1997. - 232 е.: ил.

108. Фильц Р.В. Математическое моделирование переходных процессов обобщенного электромеханического преобразователя энергии наоснове неявных методов численного интегрирования// Техн. электродинамика. 1986, № 5. С. 56-62.

109. Веретенников Л.П, Целемский В. А. Общий алгоритм исследования несимметричных режимов в автономных энергетических системах. // Электричество, 1970, №6. С. 20-26

110. Веретенников Л.П, Яковлев В.П. К расчету переходных процессов в автономных электроэнергетических системах на ЦВМ. // Электричество, 1969, №5. С. 10 - 16.

111. Сендюрев В.М. Алгоритмизация электромеханических переходных процессов автономных электромеханических систем на основе упрощенных и полных уравнений Парка-Горева. // Электричество, 1978, №5. -С. 16-20.

112. Чабан В.И. К применению метода диакоптики в электроэнергетических расчетах. // Изв. вузов СССР, Энергетика, 1981, №8. -С. 18-22.

113. Чабан В.И. О диакоптике нелинейных электрических цепей. // Электричество, 1985, №9. С. 63 - 64.

114. Баловнев Д .И. К формированию математической модели автономных энергоустановок. // Первая городская научно практическая конференция молодых ученых и студентов г. Смоленска. Тезисы докладов Смоленск, 1998. - С. 89 - 90.

115. Баловнев Д.И., Бояринов Г.И. Исследование автономных энергоустановок. // Научно техническая конференция «Электротехнические комплексы автономных объектов». Тезисы докладов. - М.: Изд-во МЭИ, 1999. -С. 64.

116. Вентильные генераторы автономных систем электроснабжения. Рожнов Н.М., Русаков A.M., Сугробов A.M., Тыричев П.А. / Под. ред. Тыричева П.А.- М.: Изд-во МЭИ, 1996. 280 е., ил.

117. Коськин Ю.П., Смирнова Н.Н. Расчет переходных процессов в автономных энергетических системах // Электричество, 1987, №4. С. 5-9.

118. Мелешкин Г. А. Переходные режимы судовых электроэнергетических систем. Л.: Судостроение, 1971. - 344 с.

119. Копылов И.П., Клоков Б.К., Морозкин В.П., Токарев Б.Ф. Проектирование электрических машин / Под ред. И.П.Копылова. -Зе изд., испр. и доп. М.: Высш. шк, 2002. - 757 с.

120. Дьяконов В.П. MathCAD 2000: Учебный курс. СПб.: Питер, 2001.-586 с.

121. Дьяконов В.П., Абраменкова И.В. MATLAB 5.0/5.3. Система символьной математики. М.: Нолидж, 1999. - 640 с.

122. Компьютерное моделирование электромеханических систем. Колонтаев А. С., Маслов С. И., Маслова Т. Н. / Под. ред. Маслов С. И. М.: Изд-во МЭИ, 1996.-95 с.

123. Ильин А.В. Разработка и исследование моделей энергосберегающего управления электромеханическими системами (на примере электроприводов переменного тока). Автореферат дисс. канд. техн. наук. М.: МЭИ, 1998. - 20 с.

124. Разевиг В.Д. Система схемотехнического моделирования и проектирования печатных плат Design Center (PSpice). М.: СК Пресс, 1996. -272 е., ил.

125. Сергеев П.С., Виноградов Н.В., Горяинов Ф.А. Проектирование электрических машин. М.: Энергия, 1969. - 632 с.

126. Вольдек А.И. Электрические машины. JL: Энергия, 1978. -832с.

127. Дж. К. Максвелл Трактат об электричестве и магнетизме: В двух томах. Т. 2./ пер. с англ. М.: Наука, 1989. - 434 с.

128. Ландау Л. Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: Учеб. пособие. В 10 т. Т. II. Теория поля 7-е изд. испр.- М.: Наука, 1988. - 512 с.

129. Бессонов Л. А. Теоретические основы электротехники. Электромагнитное поле: Учебник для электротехн., энерг., приборостроит. спец. вузов. 8-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1986. - 263 с.

130. Абрамкин Ю.В. Теория и расчет пондемоторных и электродвижущих сил и преобразования энергии в электромагнитном поле. -М.: Изд-во МЭИ, 1997. 208 с.

131. Шипачев B.C. Высшая математика. М.: Высш. шк., 1996. - 476с.

132. Брынский Е.А., Данилевич Я.Б., Яковлев В.И. Электромагнитные поля в электрических машинах. Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1^79. - 176 с.

133. Демирчян К.С., Солнышкин Н.И. Расчет трехмерных магнитных полей методом конечных элементов. // Изв. АН СССР. Энергетика и транспорт, 1975, №5. С. 39-49.

134. Зинкевич О. Метод конечных элементов в технике. М.: Мир, 1975. - 115 с.

135. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов.- М.: Мир, 1979.-391 с.

136. David Meeker. Finite element method magnetics. User's manual. 1999.-51 p.

137. T-FLEX CAD. Руководство пользователя. M.: AO «Топ системы», 1997. -383 с.

138. Полищук В.В, Полищук А.В. AutoCAD 2000. М.: Диалог -МИФИ, 1999.-448 с.

139. Терзян А.А. Автоматизированное проектирование электрических машин. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 256 с.

140. Проектирование турбогенераторов / Г.М. Хуторецкий, М.И. Токов, Е.В. Толвинская Д.: Энергоатомиздат, 1987. - 256 с.

141. Поляк Н.А. Современные крупные двухполюсные турбогенераторы. Электромагнитные характеристики. М.: Энергия, 1972. -472 с.

142. Баловнев Д.И. Особенности проектирования турбогенераторов малой мощности. //РАДИОЭЛЕКТРОНИКА И ЭЛЕКТРОТЕХНИКА Во

143. НАРОДНОМ ХОЗЯЙСТВЕ. Ежегодная научно-техническая конференция студентов и аспирантов вузов России. Тезисы докладов. В 3-х томах. Т. 2. -М.: Изд-во МЭИ, 1998. С. 5-6.

144. Рыбаков А.В. Обзор существующих CAD/CAE/CAM систем для решения задач компьютерной подготовки производства. // Информационные технологии, 1997, №3. - С. 2-8.

145. Веретенников Л. П., Ясаков Г.С. Вопросы синтеза автономных электроэнергетических систем по условию качества переходных процессов // Электричество, 1977, № 10. С. 7-13.

146. Загорский А.Е. Шакарян Ю.Г. Управление переходными процессами в электрических машинах переменного тока. М.: Энергоатомиздат, 1986. - 176 с.

147. Аветисян Д.А. Автоматизация проектирования электрических систем. -М.: Высш. шк., 1998. 331 с.

148. Баловнев Д.И., Бояринов Г.И. Синтез автономных электротехнических установок. // Тезисы докладов III Международной конференции "Электромеханика и электротехнологии".- Клязьма, 1998. С. 270.

149. ОАО "(АФОНОРСШ ЭЛЕКТРОМАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ 3AB0JC

150. Россия. 215500, Смоленская обл. г. Сафонове, ул. Строителей. 25 ff il ff\ s

151. Тел./факс (08142) 2-02-42; E-mail: elma0sci.smolensk.ru; www.elma.smolensk.ru У'н&зо' j! (J С J1?1. Исполните.1. АКТо использовании результатов кандидатской диссертационной работы Баловнева Дениса Ивановича

152. Экспериментальных данных по исследованию качества электрической энергии вырабатываемой синхронным генератором ВСГ-280-4УЗ

153. Методик эскизного проектирования и моделирования неявнополюсных синхронных генераторов

154. Рекомендаций по улучшению массогабаритных и энергетических показателей серии генераторов типа ВСГ

155. Использование указанных результатов позволяет: повысить качество проектирования и эффективность проектирования; сократить затраты на проведение опытно-конструкторских работ и натурных испытаний.1. Председатель комиссиик.т.н., гл. конструктор

156. Члены комиссии: зам. гл. конструктораруководитель бюро ОГК1. Г.А. Мелешина/у/

157. Ю.А. Сафроненков/ /О.Н. Бадеева/