автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Повышение эффективности средств плавной коммунитации электроустановок в условиях критических нагрузок на предприятиях АПК

На правах руко11ш.

БЕКМАЧЕВ Александр Егорович

Повышение эффективности средств плавной коммутации электроустановок условиях критических нагрузок на предприятиях АПК

Специальность:

05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

№

ОТ« - -

Ижевск 2010

004606501

Работа выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Ижевская государственная сельскохозяйственная академия» (ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА)

Научный руководитель: доктор технических наук, профессор

Кондратьева Надежда Петровна

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Андрианова Людмила Прокопьевна

доктор технических наук, профессор Башилов Алексей Михайлович

Ведущая организация: Государственное научное учреждение Всероссийский

научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии)

Защита состоится 21 мая 2010 г. в 14.00 часов на заседании диссертационного сов КМ 220.030.02 при ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА по адресу: 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, 11, аудитория 2.

Отзыв на автореферат, заверенный гербовой печатью, просим выслать по указанному адресу на имя учёного секретаря диссертационного совета.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА. С авторефератом можно ознакомиться на официальном сайте: wvw.izhgsha.ru

Автореферат разослан 20 апреля 2010 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,, кандидат технических наук, доцент

Н.Ю. Лигвинюк

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современное предприятие агропромышленного комплекса (АПК) характеризуется все более широким внедрением промышленных методов хозяйственной деятельности. Увеличение степени автоматизации производства и переработки сельхозпродукции и широкое применение многочисленного электрического оборудования в быту и подсобных хозяйствах определяют и высокие современные темпы роста энергопотребления.

Наряду с этим, на предприятиях АПК возникают проблемы, связанные со слабым развитием инфраструктуры местных распределительных сетей сельскохозяйственных потребителей (СМЭС) - недостаточная мощность источников электроэнергии, значительные потери из-за высокой протяженности линий электропередач от распределительных подстанций до потребителей, неравномерность распределения нагрузки по фазам. Отчасти такая ситуация связана со взрывным характером роста энерговооруженности АПК в последние годы, что сложно было спрогнозировать в период проектирования и строительства СМЭС в предыдущие десятилетия. В дальнейшем для нагрузки, мощность которой соизмерима с мощностью источника, введено понятие «критической нагрузки» (КН). Следствием КН является низкое качество электроэнергии на стороне потребителя: высокочастотные шумы, провалы и выбросы напряжения, выходящие за пределы, допустимые ГОСТ 13109-97.

Следствием низкого качества электроэнергии являются как прямые убытки из-за нарушений технологических процессов, вызывающих снижение выхода годной продукции, из-за простоев, внеплановых ремонтов так и убытки от дополнительных капитальных затрат на замещение преждевременного выводимого из эксплуатации электрооборудования (ЭО).

Учеными в области применения электротехнологий в сельскохозяйственном производстве и управления качеством электроэнергии в распределительных сетях: Л.Г.Прищепом, И.Ф.Бородиным, Д.С.Стребковым, А.М.Башиловым, Ю.М.Жилинским, Л.П.Шичковым, В.С.Литвиновым, В.А.Козинскйм, А.К.Лямцовым, А.И.Учеваткиным, Л.П.Андриановой, Н.П.Кондратьевой, А.С.Степановым и другими разработаны теоретические основы эффективного использования электрической энергии и указаны экономичные способы повышения её качества.

В частности, наряду с применением пассивных корректирующих устройств на стороне трансформаторных подстанций признано эффективным использование средств плавной коммутации в составе электроустановок, что обеспечивает инвариантность рабочих режимов аппаратуры потребителя к неблагоприятным факторам МЭС и позволяет увеличить срок эксплуатации ЭО.

В связи с тем, что механические и реакторные устройства ограничения пусковых токов морально устарели и экономически неэффективны, а новый класс полупроводниковых ключей - IGBT-транзисторы - еще достаточно дорог, сохраняется интерес к схемотехническим решениям с использованием детально проработанных тиристорных устройств плавного пуска на классическом законе фазового управления и его модификациях, таким, например, как распространенный в промышленности тиристорный регулятор напряжения с синхронно-фазовым управлением.

Вместе с этим, анализ специальной литературы показал, что формирование новых функций регулирования, создание аппаратных средств контроля и диагностики параметров местной электрической сети (МЭС) позволяют создать конкуренцию новой схемотехнике при сравнимых технико-экономических характеристиках, что весьма ценно.

Таким образом, предлагаемое в работе техническое решение проблемы «п следней мили», то есть улучшение качества электроэнергии в СМЭС на стороне О кВ и повышение технологических и экономических показателей работы различи электроустановок в условиях критической нагрузки, является актуальным. Не выз вает сомнений и актуальность разработки методов определения расчетных нагруз на базе имитационного и математического моделирования, а также критериев ди ностики и тестирования на наличие КН в той или иной МЭС.

Исследования и разработки выполнялись автором в соответствии с компле ными темами НИС ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА (2000..,2010гг.) в рамках госуд ственной програкшы 0.51.21, задание 02 - «Разработать и внедрить новые метода автоматизированные технические средства применения электрической энергии технологических процессах сельскохозяйственного производства».

Цель работы состоит в научном обосновании и разработке средств плавн коммутации нагрузки потребителей на предприятиях АПК, обеспечивающих т] буемые показатели качества электрической энергии в местных распределительн сетях сельскохозяйственных потребителей и позволяющих повысит!» надежное экономичность и увеличить срок эксплуатации электроустановок.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи;

- оценка различных способов плавной коммутации нагрузки в сетях перемен го тока на основе анализа зарубежной и отечественной специальной литератур исследование причин появления КН в МЭС/СМЭС;

- исследование свойств и характеристик МЭС на стороне низкого яапряже и специфики их воздействия на приемники электрической энергии, анализ значим показателей качества электроэнергии для прикладных работ по диагностике и т тированшо МЭС на наличие КН;

- разработка математической модели изменения нагрузки МЭС/СМЭС во в мених изучение модели, ее адекватности с учетом экспериментальных данных, работка комплексного показателя качества МЭС/СМЭС и анализ эффективности зового способа управления активной и активно-индуктивной нагрузкой в сетях ременного тока промышленной частоты применительно к тиристорам, разработке его базе новой функции регулирования;

- аппаратная реализация нового класса коммутационных устройств на базе' лиза экспериментальных и расчетно-математических данных с определением ха теристик изделий в лабораторных условиях и в инфраструктуре аппаратуры ре< ных СМЭС;

- разработка технических требований на устройства плавного пуска, для I имущественного применения на объектах АПК и выработка рекомендаций и и рукций, обеспечивающих эффективное применение устройств плавной коммута на производственных и бытовых объектах в СМЭС, подверженных КН.

Объектом исследования является система плавной коммутации электрооб дования и СМЭС, снабжающие эти потребители электрической энергией.

Предметом исследования является установление закономерностей измен качественных показателей работы электроустановок но математическим, ком терным и натурным моделям.

Методы исследования. В работе применялись теоретические и экспери* тальш>1е методы исследования.

Теоретические исследования основаны на использовании методов вычи тельной и прикладной математики, положений математической статистики и тес Выбросов случайных процессов.

В экспериментальных исследованиях разработанных моделей и алгоритмов использовано математическое и имитационное моделирование электронных схем с использованием программных пакетов Electronic Workbench v.5.0, Accel 2000, проведен анализ накопленных статистических данных с помощью табличного редактора MS Excel 2000 и программного шкета Matlab.

Достоверность и обоснованность подтверждается результатами практического применения разработанных методов, алгоритмов, программных средств и образцов устройств плавного пуска, научными трудами и апробацией созданного научно-технического продукта на представительных научных форумах. Полученные в работе результаты и выводы подтверждаются при их сравнительном анализе с известными результатами современных исследований и разработок.

Теоретические положения работы, обосновываются адекватным выбором исходных посылок и последовательным применением математического аппарата при получеши из них выводов, а также верификацией этих выводов данными систематического исследования полученных аналитических результатов.

Экспериментальные результаты хорошо согласуются с теоретическими выводами, достоверность обеспечена использованием аттестованных контролыю-диагпостических средств, большим объемом экспериментального материала, статистическими методами обработки данных и воспроизводимостью результатов, апробацией основных материалов исследования в лабораторной и производственной практике.

На защиту выносятся следующие положения:

- способ автоматического изменения фазового угла в тиристорном регуляторе на базе синтезированной функции регулирования и аппаратная реализация тири-сторного устройства плавного пуска;

-результаты исследования динамических показателей СМЭС стандартными средствами измерений;

-зависимость качества СМЭС от наличия или отсутствия устройств корректировки; ;

- результаты лабораторных исследований и производственной эксплуатации с технико-экономической оценкой эффективности предлагаемых технических решений.

Научная новизна работы состоите том, что впервые:

- теоретически и экспериментально установлена целесообразность совершенствования устройств плавной коммутации электрооборудования в СМЭС, подверженных воздействию критической нагрузки, при котором обеспечивается получение как минимум паспортных характеристик электроустановок и даже увеличение срока их эксплуатации;

- предложена и исследована методика и опытная установка ускоренных ресурсных испытаний в режиме частых включений на примере облучательных / обогревательных ламп для сравнительного определения срока службы ЭО, позволяющая оценить эффективность устройства плавной коммутации, долговечность и безотказность электроустановок;

- получена математическая модель определения закономерностей изменения нагрузки СМЭС во времени на основе теории выбросов случайного процесса;

- введено понятие критической нагрузки в сети, разработан интегральный критерий качества СМЭС в условиях КН;

- полученная математическая модель совместно с комплексным критерием качества СМЭС является основой методики создания надежного и экономичного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей.

Практическая ценность работы:

- разработана оригинальная схемотехническая реализация устройства пл ного подключения мощной электрической нагрузки, не требующая модификащ существующей ПЗ А;

- разработаны технические требования и в условиях реальной хозяйственно деятельности опробовано устройство плавного включения нагрузки для сетей пер меннош тока промышленной частоты, позволяющее ограничить пусковые токи;

- доказана возможность и определены пути улучшения качества СМЭС, п вышения безопасности и комфортности работы персонала на электроустановка содержащих движущиеся рабочие органы, повышения ресурса электроустаново чувствительных к перегрузкам;

- проведены теоретические и экспериментальные исследования, позволяюиц на базе построенных математических моделей и полученных экспериментальн данных описать и спрогнозировать поведение потребителя электрической энерги реальных СМЭС в условиях КН.

Реализация результатов Исследования.

- разработанное тиристорное устройство автоматического плавного включен электрической нагрузки применено в системах освещения, электропитания и веш ляции в ФГУП «УОР-808 УССТ-6», г.Ижевск; ГУП «Птицефабрика «Вараксино», Ижевск; СПК «Туклинский» Увинского р-на Удмуртской Республики; ООО «Ре он», г. Ижевск^ о чем получены соответствующие отзывы и акты внедрения;

- способ реализации плавного пуска и устройство для его реализации защип ны патентом РФ;

- разработанный комплексный критерий качества МЭС был использован i элемент предварительного анализа объекта при разработке систем защиты инфс мации;

- разработанное оборудование успешно прошло производственную проверк течение 2 лет на предприятиях Удмуртской Республики;

- результаты теоретических и экспериментальных исследований Используютс в учебном процессе при выполнении курсового и дипломного проектирования и научных работах ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА и ГОУ ВЦО Ижевский государственный технический университет (ИжГТУ).

Апробация работы. Основные положения работы докладывались и обсуж лись на ежегодных научных сессиях ТУСУР г. Томск (2008-2009 гг.); XX между родной научно-практической и III научно-технической конференциях ИжГТУ (20 2006 гг.); XVIII, XIX, XX, XXI научно-практических конференциях ИжГСХА (19 2001 гг.); научно-практических конференциях РГАЗУ-ВСХИЗО, г. Балашиха (19 2000 гг.).

Публикации. Основные результаты научной работы отражены в 19 печатт работах, в том числе:

- в изданиях,.рекомендованных ВАК, опубликовано 7 статей, включая 2 пате РФ на полезную модель;

- в сборниках Научных трудов, материалах научных конференций - 12 статеГ

Структура и объем работы. Диссертация содержит введение, 4 главы и

кдючение, изложенные на 127 с. текста, а также 7 приложений. В работу включень рис., 4 табл. Список использованной литературы включает 140 наименований, из торых 9 на иностранном языке. В приложениях представлены акты об использова результатов работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цели и задачи, определены объект, предмет исследований и дано краткое изложение основных понятий и положений, выносимых на защиту.

В первой главе «Анализ способов плавной коммутации нагрузки, Анализ причин появления критической нагрузки в сетях, ее влияние на показатели качества электроэнергии>> дан обзор этапов и основных моментов рассматриваемой задачи, проведен патентно-информационный поиск. Доказана перспективность научных исследований и опытно-конструкторских работ по разработке электронного блока плавного, включения для применен™ в составе стандартной лускозагцитной аппаратуры (ПЗА).

Дан анализ; и классификация:электроустановок по условиям пуска. Показано, что для большинства,электроустановок в сетях с КН условия пуска являются тяжелыми.

Установлено, что эффективным средством энерго- и ресурсосбережения в МЭС/СМЭС с КН является плавная коммутация нагрузки. Ее сущность состоит в постепенном изменении действующего значения напряжения, подводимого к нагрузке, от нулевого до номинального. При работе с активной или активно-индуктивной нагрузкой действующее значение напряжения может быть изменено двумя способами: изменением амплитуды напряжения при сохранении синусоидальности и «отсечением» части площади синусоиды при сохранении исходной амплитуды. Изначально применялись, в основном, три метода плавного подключения нагрузки, два из которых реализуют изменение амплитуды питающего синусоидального напряжения.

Первый способ - трансформаторный, заключается в изменении числа витков цепи вторичной обмотки трансформатора. При явной простоте, способ характеризуется дороговизной и громоздкостью аппаратной части, пропорциональными мощности устройств, большими тепловыми и индукционными потерями. Глубокое регулирование, то есть большой диапазон изменения мощности вторичной цели трудно достижимы. Второй способ - потенциометрический. Это простое техническое решение^ однако, величина непроизводительных энергозатрат велика.

Еще одним классом устройств плавной коммутации являются различные варианты механических центробежных муфт. Эти устройства позволяют бесступенчато изменять долю мощности, передаваемой с вала электродвигателя на .вал ведомого механизма. Недостатки таких регуляторов мощности - наличие значительных вращающихся масс, отбирающих мощность от системы, большой объем регламентных работ по обслуживанию муфт.

Широкие возможности по плавной коммутации и управлению мощностью нагрузки предоставляет схемотехника на базе тиристоров и снмисторов:

При этом базовым: способом является фазовое управление, когда: вентильные элементы:включаются и выключаются синхронно с переменным напряжением ис-

Рисунок.1 - СтруетураМЭС/СМЭС с КН

точника питания и подключают последний к нагрузке на определенную регулируй мую часть каждого периода. Этот способ позволяет эффективно и экономно регулй ровать среднее значение мощности, подводимой к нагрузке. Регулировка осущест^ ляется путем изменения фазового угла, при котором происходит отпирание тирк стора, когда последний проводит ток только в течение оставшейся части еоответс вующего полупериода. В главе систематизированы схемотехнические варианты рее1 лизации фазового метода управления нагрузкой на основе тиристоров. \

Дано сравнение схем плавной коммутации и регулировки мощности электрич< ской нагрузки на тиристорах и новом классе полупроводниковых ключей - ЮВ1 транзисторах. Показано, что схемотехника 16ВТ-транзисторов позволяет легко соз давать одно- и трехфазные управляемые инверторы напряжения с ШИЛ* управлением. Однако для их полноценного использования требуется микроконтро.1 лерное управление с развитой системой обратных связей, а также звено постоянно^ тока на мощных диодах, что удорожает устройство в целом. Несмотря на лучил! параметры переключения (повышенная частота, устойчивость к сЮМ§ по сравн! нию с тиристорами, ЩВТ уступают последним по устойчивости к импульсным т| ковым перегрузкам.

Для сравнения можно привести области практического применения технич ских средств реализации плавного включения нагрузки - полупроводниковых кий чей при использовании их в составе регуляторов мощности, рис. 2.

Таким образом, ,

'Мешгшсть. жВт

i шмря&гсте , в

В

: Чаетза. кГп

Рисунок 2 - Рабочие области полупроводниковых вентильньк элементов

главе показано, что в пе; спективе целесообраз; использовать тиристоры' качестве ключевых Э1; ментов в регуляторах л ой, средней и больш мощности для сетей г ременного тока. Точное фазовых регуляторов 5... 8% - достаточна й большинства задач: к мутации систем освен ния, коммутации в сие мах автоматики и теле-!

ханики, электрического обогрева, двигателей электроприводов стационарных ме низмов и ручного электроинструмента, бытовой электрической техники и элегцГ ческих средств малой механизации и автоматизации. [

Однако требуется такое техническое решение фазового регулятора, которое ; позволяло обеспечивать автоматическую или управляемую коммутацию нахруз-При этом важно обеспечить низкую начальную и эксплуатационную стоимость ; кого устройства при высокой надежности и ремонтопригодности. В главе эти по женйя решены как прикладная: задача.

G этой целью произведен обзор теоретического материала для обеспечения шения поставленной задачи и рассмотрены наиболее эффективные способы pea! зации среди существующих на рынке устройств. Вопросы управления тиристор-глубоко проанализированы в работах д.т.н., проф. Л.П.Шичкова, в частности, n¡ менительно к преобразовательной технике электроустановок в АПК.

Большую практическую ценность представляет техническое решение, за! щепное патентом РФ № 2066915 «Устройство регулирования мощности». Оно!

пользовано б серийно выпускаемой предприятием «НТЦ «СИТ», г.Брянск, интегральной микросхеме (ИМС) КР118211VII. При очевидных достоинствах ИМС КР1182ПМ1 существует ряд эксплуатационных ограничений, на которые указывает сам производитель. Недостаток ИМС КР1182ПМ1 состоит в том, что не реализован режим автоматического плавного пуска при подаче сетевого напряжения. Кроме того, трудно реализуем режим повторного плавного пуска. Это вызывает токовую перегрузку микросхемы и может привести к выходу её из сгроя.

Таким образом, требуется экономичное и технически эффективное решение автоматического плавного включения при подаче сетевого напряжения и обеспечивающее надежную работу устройства в режиме частых включений.

Во второй главе «Исследование динамики изменения основных показателей качества электроэнергии в сельских местных электрических сетях, подверженных влиянию критической нагрузки» оценено влияние показателей качества электроэнергии (ПКЭ) на общую электромагнитную совместимость объектов, где наиболее явственно проявляется наличие КН и ее влияние очень ощутимо: зерносу-шильный комплекс, комбикормовый цех, цех первичной переработки, гараж (машинно-тракторная станция), садоводческое товарищество; выделены наиболее значимые из ПКЭ. Типичным примером обособленного объекта служит птицефабрика полного цикла, расположенная в загородной зоне. Показано, что .электроприемники на подобных объектах, особенно чувствительны к отступлению показателей качества электроэнергии от нормально допустимых.

В главе проведено исследование основных показателей качества электроэнергии обособленных объектов. На первом этапе задокументированы ПКЭ на оборудовании ТЭЦ-2 г.Ижевска: ток ротора ТГ№2, напряжение статора ТГ№2, выходная мощность (статора) ТГ№1. Результаты измерений даны на рис. 3. Анализ ноказыва-

; 63020№

"' | ■""■"■ 7 : Г........зМ'у......|

- I ■ !

а) б) в) г)

а)-ток ротора ТГ№2, б)-напряжение на статоре ТГ№2, в)-выходная мощность (статора) ХП№1,

г)-напряжение на ТСН Рисунок 3 - Контрольные измерения на ТЭЦ-2 г.Ижевска и ТСН ПС «Ува»

ет, что контролируемые параметры находятся в нормально допустимых пределах, что говорит о стабильности сети на стороне высокого напряжения. На втором этапе исследовано качество СМЭС при различных способах коммутации нагрузки. Замеры были проведены на КТП 250-10/0,4 в РЭС «Ува» (пос. Ува, УР) на стороне 0,4 кВ. В качестве регистратора использовался прибор Н393. В этом случае исследовался основной показатель качества электроэнергии - отклонение напряжения от номинального значения. Показания прибора приведены на рис. 4. Аналогичные замеры отклонения напряжения от номинального значения были произведены с использованием компьютерного устройства сбора и анализа информации об основных ПКЭ «Прорыв-КЭ», рис. 5, 6. Таким образом, было получено документальное подтверждение наличия КН в СМЭС. Выделены основные базовые и производные ПКЭ, наиболее значимые для практического применения: среднее за период измерений

6875 А 1

10510V

значение напряжения Ucp.. установившееся отклонение напряжения SUy, разма^ изменения напряжения SUt. \

б)

а) - суточная развертка и б) - фрагмент суточной развертки Рисунок 4 - Расшифровка суточных показаний прибора Н393 на ПС «Ува»

i| »»-¿»у-' j . ....... s J р'Щ'

i, /у I ''^-f I «У »--■»• 1 «äv S» > xw ) I 1 af [ I1» c-

*5J

ш—-------tlf *У4

Рисунок 5 - Копия экрана анализа данных прибора «Прорыв-КЭ». Значение установившегося j отклонения напряжения превышено в 3 раза ,

Для получения численного критерия КН введен интегральный показатель на

основе полученных экспериментальных данных: [¿/т,а с - суммарная длительности

работы МЭС/СМЭС на пониженном напряжении (ниже минимально допустимого

предельного допустимого) за период наблюдений, tumi„ = f(£24^*1 SUy, SUt, Ucp.}

Наиболее доступным способом расчета tumin является вычисление Umin ;

интервале 24 часа. За нормально допустимое значение t\jmin на базе норматив

ГОСТ 13109-97 принят показатель 720 с. Для получения наиболее достоверных д^1

ных следует получить среднее значение для рабочих и выходных дней в летний и]

. Напряжение. 13

U2 - лилейный U1 - логарифми- 3-11 ческнй з-н

зимний сезоны. В результате проведенного автором мониторинга реальных МЭС, полученные значения tpmj„ варьируются от 1800 с до 30600 с, что означает длительность их работы в условиях КН от 0,5 до 8,5 часа в течение су-Рисунокб- Суточная развертка значения напряжения по 3 ток.

фазам, полученная прибором «Нрорыв-КЭ». Видны перио- На OCHOBe проведенных

ды пиковых нагрузок исследований самой действен-

ной мерой предотвращения КН признано внедрение устройств плавного пуска, выработаны предложения по созданию лабораторной, а затем - и опытно-промышленной установи! для апробации предложенных технических решений и разработаны соответствующие методики.

В третьей главе «Математическая модель изменения нагрузки в МЭС с КН и выбор оптимальной функции регулирования плавного пуска» установлено, что

задача построения графика активной электрической нагрузки в МЭС с КН сводится к определению среднего числа выбросов траектории стационарного дифференцируемого случайного процесса над заданным уровнем, которое, в свою очередь имеет нормальное распределение вероятности.

На основе этой закономерности дано обоснование оптимальной функции регулирования при пуске электроустановки и показано, что управление коммутацией нагрузки наиболее целесообразно проводить по экспоненциальному закону, как учитывающему в полной мере физические свойства объекта управления, рис. 7. Дано математическое описание закономерностей изменения нагрузки в МЭС/СМЭС переменного тока применительно к длительности провалов напряжения. Произведен структурный синтез системы автоматического управления (САУ) с учетом физических характеристик объекта управления, рис. 8. Простейшая САУ для решения этой прикладной задачи представляет собой однокаскадное устройство с одной петлёй обратной связи.

Как известно, многие задачи энергетики являются нелинейными и часто не имеют аналитического решения. В связи с этим возникла необходимость применения методов статистического моделирования. При и,\ использовании необходимо имитировать график активной электрической нагрузки с номинальной мощностью Рисунок 8 - Структурная модель системы ав- Д; средней длительностью цикла ДЛИ-го.матического управления (САУ) тельностью выбросов /„, продолжительно-

стью t0=t4-te по числу выбросов траектории случайного процесса. Исходя из того, что основным показателем, указывающим на наличие КН, является продолжительность работы МЭС при пониженном напряжении, примем критерий длительности нахождения наблюдаемой величины над/под критическим уровнем за базовый. Та-

из - экспоненциальный s-н

Рисунок 7 - Варианты реализации функций регулирования .

ким образом, нам необходимо решить задачу определения среднего числа вмбр сов траектории стационарного дифференцируемого случайного процесса на заданным уровнем.

Решение разнообразных зада электротехники и элекгроэнергетик требует необходимости исследовани статистических свойств. При этом и вестно, что среднее число положител!

г* \

/ у\. Л V/

1 У 1 1

ных выбросов NI (с,1) траектории ст; ционарного дифференцируемого сл) С!, С2 - базовые уровни, Т- период чайного процесса $ 0) над заданны

Рисунок9-Типичнаятраектория стационарного уровнем с периодом 7=7 определяет

ч IГ/ГИТ1ЛПЛ1 гт т* гЛ1 «лтл л п\-о <м тлгл гтЛ11ЛОЛП » ■-> -г\ к

формулой Раиса;

дифференцируемого случайного процесса.

(1)

в которой совместная плотность вероятности для значеш

£(0и 1(0= в совпадающие моменты времени (. Для негауссовых процесс

функция не всегда поддается простому определению, что усложня

вычисление интеграла (1).

Вместе с тем, при определенных предположениях относительно структур

процессов запись конечных выражений для N ( (с,1) формально может осущ сталяться по одномерной плотности вероятности и корреляционной функщ исследуемого процесса. Определим значение интеграла (1) для стационарпь случайных процессов.

Рассмотрим произвольный стационарный дифференцируемый случайный пр цесс £(0. Из свойства стационарности следует, что, независимо от вида его двумс ной плотности вероятности совместная плотность вероятности IV б

дет всегда обладать некоррелированными (т. е. линейно-независимыми) переме ными

т и б(0. Это позволяет условно разделить все многообразие стационарн процессов на процессы, обладающие статистически независимой производной совпадающие моменты времени), и процессы, у которых значения

т и #(0связа1

между собой нелинейной функциональной зависимостью.

Если процесс £(0 обладает статистически независимой производной

(2)

то формула (1) сразу же может быть переписана в виде

н] (с,./;=»,(й|

(3)

Значение интефала ег(£) является здесь числовой характеристикой одномерн плотности вероятности производной §(<). Из свойств производной ^(0 стац нарного процесса £(0 известно, что функция характеризуется нулевым ср ним (£(')> =0 и является симметричной

Кроме того, для многих процессов

обладающих свойством (2), функц

Появляется гауссовой:

»'(I) = (2дат р-"1 ехр(~? /2 <7 *), (4)

где и, =(^г(')>= - дисперсия прошводиой. Это справедливо, в частности,

т=о

для гауссова процесса, модуля гауссова процесса и их линейных преобразований. В некоторых случаях у негауссовых процессов £('), имеющих даже негауссово многомерное распределение производной ^(0, одномерная плотность вероятности все же является гауссовой функцией.

Подставив (4) в (3) и выполнив простое интегрирование, получим м] (5)

Стационарные процессы, обладающие свойствами (2) и (4) назовем процессами первого класса. Следовательно, если £(') относится к процессам первого класса, то

число выбросов N ( (с, 1) траектории такого процесса полностью определяется выражением одномерной плотности вероятности и значением

( <12к{(г)

¿1л 1=0 )

. После выражения <т, через спектральные характеристики, формула (5) примет физически более наглядный вид:

Ы*{ (с, 1) = -^(РЛО{}+Мг{0(})т1У(^с_ (6)

Спектральные моменты и показывают здесь влияние, соответст-

венно, средней частоты среднеквадратичной ширины спектра исследуемого процес-.

са £(0 на число выбросов, а значение функции в формулах (5) и (б) играют

роль весового множителя, характеризующего относительное время пребывания траектории ?(') вблизи уровня ь(0 =с. Формула (6) позволяет, кроме того, учитывать свойства широкополосности и узкополосности процессов <?(0 ив нужных случаях получать соответствующие приближения.

Проведем теперь сравнение полученной формулы (5) с известной формулой для среднего числа выбросов случайного процесса распределение которого представлено рядом Эджворта:

где <1,, (№'{<)) - квазимоменты. Формула (7) справедлива для процессов £{'1

близких к гауссовым, поэтому можно предположить = <т«У

С учетом

нулевого среднего '"{='"(= 0 и четности функции это условие приво-

дит к значениям ¿л и з0- Тогда формула (7) примет вид

^М-^е^^-Зс)

(8)

откуда следует, что для процессов ■?(') с одномерной плотностью вероятности

14

известный результат (7) согласуется с полученным вьюодом (5), }

Формула (8) также объясняет результа! рассмотренного в работе практически важног! примера для МЭС при ЮЗ. Таким образом, нам дано математическое описание закономерностей изменения нагрузки в МЭС/СМЭС примеш тельно к длительности провалов напряжения. | Сходимость математической модели по; тверждена сличением расчетных И фактически показателей /цлш ~ суммарной длительности ра боты МЭС на пониженном напряжении, рис. 10.

В четвертой главе «Экспериментальна автоматическое устройство Плавной комм] тации электрической нагрузки на основе пи ристорного фазового регулятора» приведен) результаты экспериментов с применением р работанного устройства плавного включения.

На основе стандартной схемы симисторно1] фазового регулятора, в сочетании с оригинал! ной фазосдвигающей ЯС-цепью с динамичеа изменяемыми параметрами, позволяющей шш' но открывать симистор при подаче сетевого напряжения, создана и исслеДоват) оригинальная принципиальная электрическая схема, реализующая функции СА.^ Это авторское решение защищено патентом России № 5933 8. I

Разработан' описано и исслед' вано. исполнен)! устройства плавн» го включения эле! трической нагруз^ в реальных услов; ях эксцлуатаци! рис. 11.

В: качестве л) бораторного объе; та для испытаю устройства плав»

а -1.о -ад о 04 и <5 2,о гд хз с - условные значения уровней (напряжения), N - условное значение среднего числа выбросов (провалов)

Рисунок 1С - Кривая распределения среднего числа выбросов

Г

б)

а)

а)- схема, б) - экспериментальный образец Рисунок 11 - Устройство плавного включения электрической нагрузки го включения нагрузки разработана и использована эксперименталБная установи ускоренных ресурсных испытаний группы мощных облучательнЫх ламп в режш частых включений, рис. 12. |

На практике получены объективные свидетельства эффективности устройс плавной коммутации, сравнительные диаграммы срока службы ламп приведены рис. 14. Полный срок эксплуатации защищенных лам составил в среднем от 12 до 1918 часов при нормативном 50 % сроке службы 1000 часов, увеличение сро эксплуатации составило соответственно от 22 % до 92 %. Несомненно, что так» показатель трудно воспроизвести на реальном объекте, где есть комплекс возм|

а яп - гг^

-220 v г 50 нг яа1 (а) ра1 у ое1 еи ое2 е12 ей 1 £ оез е1.3 x (а ра2 |

Рисунок 12 - Схема установки для ресурсных испытаний облучательных ламп

щающих факторов электрического (нестабильность МЭС). физического (вибрация), химического (коррозия) характера и прочие.

С целью повышения достоверности данных устройство эксплуатировалось на ряде промышленных предприятий, где был получен положительный технологический эффект до 10-12 %. Типичная вольтамперная характеристика одной из опытных систем плавного пуска в период включения (рис. 13) хорошо согласуется с синтезированным графиком оптимальной функции регулирования (рис. 7). Таким образом, доказана технологическая целесообразность применения предложенного устройства. В этой же главе обсуждены результаты опытно-промышленной эксплуатации устройств плавного пуска в составе систем освещения. Эксплуатация на ГУП "Птицефабрика "Вараксино" показала: в оборудованном птичнике отмечено снижение пульсации сетевого напряжения на 10 %, увеличение ресурса ламп накаливания типа

220 20«

Напряжение, В

У

Время; с

—г-----»

Рисунок 13 - Экспериментально полученное семейство кривых нарастания напряжения на нагрузке при использовании устройства плавного включения

ссок сяуяйы.

Б23 0-240-100-1 на 10-12 %. Кроме того, в этом птичнике отмечено увеличение продуктивности кур-несушек на 2-3 %. Другим объектом, где проходила опытную эксплуатацию описанная система, является СПК «Туклинский» Увинского района УР. При этом также отмечено снижение пульсации сетевого* напряжения в маточных корпусах №№1-5 на 8-10 %, увеличение ресурса ламп накаливания типа Б235-245-150-2 на 10-12 %.

На основе этих данных выполнен экономический расчет.

Расчет экономической эффективности использования устройств плавного пуска проводился по методу приведенных затрат. Для сравнения использовались два способа включения системы, искусственного освещения (ИО) батарей птичника на 20000 голов: прямой пуск и плавный пуск по авторской схеме.

Результаты расчета приведенных затрат по ИО батареи птичника отражены в табл. 1, из которой видно, что при использовании авторского способа плавного пуска в сравнении с прямым пуском приведенные затраты в целом по птичнику уменьшились на

Рисунок 14 - Сравнительные диаграммы срока службы ламп накаливания с прямым (передний ряд) и плавным пуском (дальний ряд)

8,9%, а эксплуатационные расходы уменьшились на 17,6 %. Расчетный срок оку паемости инвестиций в модернизацию ИО птичника составил 1,62 года.

Таблица 1 Расчет эффективности по приведенным затратам для ИО батареи птичника

Наименование показателей Обозначение Ед.измер. Прямой пуск Плавный пуск

1. Капитальные вложения К руб. 9670,00 10830,40

2. Эксплуатационные расходы (себестоимость) с3 руб./год 4320,00 3672,20

3. Приведенные затраты 3 руб./год 5770,50 5296,76

В приложениях помещены экспериментальные данные и результаты оценк качества электроэнергии для различных объектов, а также акты об использовани результатов диссертационной работы на предприятиях и технические требования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе проведены комплексные исследования показателей качества электрс энергии в сети с КН и их влияние на качественные показатели устройсп потребителей электроэнергии. Предложены критерии эффективности МЭС/СМ' при проектировании оптимальных сетей и их эксплуатации в условиях КН. Резул таты, полученные в работе, способствуют повышению технологической эффектг ности электроустановок, характеризующихся тяжелыми условиями пуска, и в ос бенности - питающихся от источников соизмеримой мощности, то есть - в условг КН. Новые электронные блоки плавного включения, синтезированные на основе п строенных математических моделей, характеризуются высокими качественны показателями, не требуют доработки существующей пускозащитной аппаратур Кроме того, применение новых устройств повышает безопасность-и комфортное работы для оператора, находящегося в непосредственном контакте с электроуст новкой.

Основные выводы и результаты работы:

1. Проведен сравнительный анализ и систематизация известных способов устройств плавного пуска электроустановок и синтезировано устройство, реал зующие оптимальные функции регулирования, снижающее сШ/сИ на нагрузке в 3 раз.

2. Предложена оригинальная схемотехническая реализация малогабаритно электронного блока плавного включения для работы совместно с существующ ПЗА. Разработаны технические требования на блоки плавного пуска мощность 750-2100 Вт. Даны предложения по практическому использованию электронн блоков плавного включения нагрузки на объектах АПК.

3. Доказана актуальность проблемы качества электроэнергии для электрич ских сетей, в которых мощность потребителей соизмерима с мощностью источи - местных электрических сетей (МЭС) и в частности - местных распределительн сетей сельскохозяйственных потребителей (СМЭС) и введено понятие критическ нагрузки (КН), соответствующее этому случаю.

4. Исследованы показатели качества и динамические характеристики места электрической сети в условиях КН, закономерность изменения нагруз МЭС/СМЭС во времени.

5. Показана связь между способом коммутации и качеством электроэнергии разработан комплексный показатель качества МЭС/СМЭС на стороне низкого ]

пряжения - суммарная длительность работы МЭС на пониженном напряжении, с нормально допустимым значением 720 с.

6. Создана математическая модель изменения нагрузки в МЭС/СМЭС на базе теории выбросов случайных процессов. На основе математической модели и анализа реальной электрической сети в условиях КН разработана функция регулирования, снижающая пиковые нагрузки.

7. Разработана и апробирована методика ускоренных ресурсных испытаний электрооборудования на примере мощных облучательных / обогревательных установок и получено увеличение ресурса лабораторных установок от 22 % до 92 % с различным темпом плавного пуска.

8. Получено экспериментальное подтверждение технологической и экономической эффективности применения разработки на основе опытно-промышленной эксплуатации на предприятиях АПК, отмечено: снижение пульсации напряжения на 810 %; увеличение ресурса электрооборудования на 10-12 %; увеличение продуктивности кур-несушек на 2-3 %.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ: Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Бекмачев, А. Е. Тиристорный коммутатор нагрузки / А. Е. Бекмачев, Н. П. Кондратьева, В. В. Фокин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. Журнал. - 2002. - №5. - С. 17-18.

2. Бекмачев, А. Е. Аппаратная реализация средств плавной коммутации радиотехнических устройств, устройств связи и навигации / С. В. Дзюин, В. А. Сидорша, А. Е. Бекмачев // Вестник ИжГГУ - Ижевск: ИжГТУ, 2005. - вып.З. - С. 36-38.

3. Бекмачев, А. Е. Электромагнитная совместимость на обособленных объектах радиосвязи в условиях критической нагрузки сети / С. В. Дзюин, В. А. Сидори-на, А. Е. Бекмачев//Вестник ИжГТУ-Ижевск: ИжГТУ, 2005.-вып.4. -С. 51-53.

4. Пат. 59338 RU МПК Н 02 J 9/06, Н 02 М 5/22. Устройство плавного включения/А. Е. Бекмачев, С. В. Дзюин (Россия). - № 2005135259/22; Заявлено 14.11.05; Опубл. 10.12.2006, Бюл. № 34. - 5 е.: ил.

5. Пат. 59350 RU МПК Н 04 В 3/46. Анализатор качества канала. / А. Е. Бекмачев, С. В. Дзюин (Россия). - № 2005138708/22; Заявлено 12.12.05; Опубл. 10.12.2006, Бюл. № 34. - 3 е.: ил.

6. Бекмачев, А. Е. Метод моделирования коммуникационного канала на основе теории выбросов случайного процесса / С. В. Дзюин, К. В. Мухин, А. Е. Бекмачев // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиосвязи - Томск: Изд-во ТУСУР, 2008. - вып. 2 (18), ч. 1 - С. 58-61.

7. Бекмачев, А. Е. Исследование утечки конфиденциальной информации по цепям питания и заземления // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиосвязи - Томск: Изд-во ТУСУР, 2009. - вып. 1 (19), ч.2, июнь2009.-С. 13-15.

Публикации в сборниках научных трудов, материалах конференций

8. Бекмачев, А. Е. Перспективные системы управления электроприводом в сельском хозяйстве / Н. П. Кондратьева, В. В. Фокин, А. Е. Бекмачев Ч Труды XXVIII научно-практической конференции ИжГСХА (Ижевск, 18-20 февр. 1998 г.) - Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1998. Ч. 3. - С. 46-48.

9. Бскмачсв, А. Е. Элементная база перспективных систем управления элек троприводами для сельского хозяйства / А. Е. Бекмачев, А. П. Коломиец, Н. П Кондратьева, В. В. Фокин // Тр. ин-та / РГАЗУ-агропромышленному комплексу М. РГАЗУ, 1998, с.196.

10. Бекмачев, А. Е. Энергосберегающие системы управления электроприводом Н. П. Кондратьева, В. В. Фокин, А. Е. Бекмачев // Состояние и перспективы разви тия агропромышленного комплекса Удмуртской Республики: Тез. докл. респ. науч но-практической конференции. Ижевск, 18-20 нояб. 1998 г. - Ижевск: Изд-во Дете тив-информ, 1998. - С. 9.

11. Бекмачев, А. Е. Устройство плавного пуска асинхронного электродвиштел / В. Г. Трубин, Д. В. Фомин, А. Е. Бекмачев // Тр. ин-та / Электропривод и энерг сберегающие технологии: Научно-практ. конф. ИжГСХА- Ижевск: Изд-во ШЕГ 2000.-С. 10-12.

12. Бекмачев, А. Е. Способы плавной коммутации нагрузки в сетях переменно го тока / А. Е. Бекмачев, Н. П. Кондратьева, В. В. Фокин // Тр. ин-та /Электроприво и энергосберегающие технологии: Научно-практ. конф. ИжГСХА.-Ижевск: Изд-в ШЕП, 2000.-С. 12-18.

13. Бекмачев, А. Е. Качество электроэнергии. Проблема «последней мили» / Е. Бекмачев, Н. П. Кондратьева, В. В. Фокин // Тр. ин-та / Актуальные проблем электромеханизации производственных процессов в АПК Удмуртской Республики пути их решения в условиях современной рыночной экономики: Респ. научно-пра конф. 30-31 окт. 2001 г. - Ижевск: Изд-во ШЕП, 2001. - С. 27-30.

14. Бекмачев, А. Е. Холодильно-обогревательные установки с микроконтро лерным управлением / В. А. Ляпунов, А. Е. Бекмачев // Тр. ин-та / Актуальные пр блемы электромеханизации производственных процессов в АПК Удмуртской Ре публики и пути их решения в условиях современной рыночной экономики: Рес1 научно-практ. конф. 30-31 окт. 2001 г. - Ижевск: Изд-во ШЕП, 2001. - С. 67-70.

15. Бекмачев, А. Е. Оптимизация потребления электроэнергии при добыче нес ти станками-качалками го малодебитных скважин с использованием многоскорос ных двигателей / Ю. А. Максачев, А. Е. Бекмачев // Тр. ин-та / Актуальные пробл мы электромеханизации производственных процессов в АПК Удмуртской Респу лики и пути их решения в условиях современной рыночной экономики: Респ. нау но-практ. конф. 30-31 окт. 2001 г. - Ижевск: Изд-во ШЕП, 2001. - С. 70-71.

16. Бекмачев, А. Е. Система управления частотой вращения асинхронных эле тродвигателей / А. В. Таран, В. Г. Трубин, А. Е. Бекмачев // Тр. ин-та / Актуальнь проблемы электромеханизации производственных процессов в АПК Удмуртск Республики и пути их решения в условиях современной рыночной экономики: Рес научно-практ. конф. 30-31 окт. 2001 г. - Ижевск: Изд-во ШЕП, 2001. - С. 90-92.

17. Бекмачев, А. Е. Автоматические тиристорные пускатели-регуляторы / А. Бекмачев, Н. П. Кондратьева, В. В. Фокин // Тр. ин-та / Аграрная наука на рубея тысячелетий: Научно-практ. конф. - Ижевск: Изд-во ШЕП, 2001. - С. 182-185.

18. Бекмачев, А. Е. Опыт бизнес-планирования для изделий новой техник План производства регуляторов мощности / В. И. Некрасов, А. Е. Бекмачев // М неджмент: теория и практика. - Ижевск: Изд-во Института экономики и управлен УдГУ. -2005. -№ 1/2. -С. 174-177.

19. Бекмачев, А. Е. Бизнес-планирование с целью повышения конкурентосп собности изделий новой техники // Приборостроение в XXI веке. Интеграция наук образования и производства: труды III научно-технической конференции, (Ижев 14-15 апреля 2006 г.) / Ижевский государственный технический университет Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 2007. - С. 53-57.

Заказ № 0150-10. Тираж 100 экз. Отпечатано ООО «Знак Ижевск» 426004 УР, г.Ижевск, ул. Советская, 22а

ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИНДЕКСЫ И СОКРАЩЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 АНАЛИЗ СПОСОБОВ ПЛАВНОЙ КОММУТАЦИИ НАГРУЗКИ. АНАЛИЗ ПРИЧИН ПОЯВЛЕНИЯ КРИТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ В СЕТЯХ, ЕЁ ВЛИЯНИЕ НА ПОКАЗАТЕЛИ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ.

1.1 Причины появления критической нагрузки в сети.

1.1.1 Показатели качества электрической энергии в сетях переменного тока.

1.1.2 Обзор устройств диагностики и тестирования местной электрической сети.

1.2 Сущность плавной коммутации нагрузки.

1.2.1 Основные известные способы плавной коммутации нагрузки

1.2.2 Электрические и механические способы коммутации.

1.2.3 Преимущества электрических способов коммутации.

1.2.4 Развитие элементной базы полупроводниковых вентилей Возможность использования современной элементной базы полупроводниковых приборов при проектировании средств плавной коммутации.

1.3 Систематизация полупроводниковых вентилей в зависимости от прикладных задач.

1.3.1 Потенциометрическое управление.

1.3.2 Фазовое управление. Варианты реализации на различных видах полупроводниковых компонентов.

1.3.3 Широтно-импульсное регулирование.

1.3.4 Актуальность фазового способа управления нагрузкой.

1.3.5 Анализ и классификация электроустановок по условиям пуска

1.4 Обзор теоретического обеспечения для решения задачи.

1.5 Патентный обзор известных устройств, реализующих фазовый способ регулирования.

1.5.1 Обзор технических средств для реализации способа.

1.5.2 Анализ особенностей функционирования интегрального регулятора с функцией плавной коммутации нагрузки ИМС КР1182ПМ1.

1.5.3 Очевидные недостатки известных устройств плавной коммутации на примере ИМС КР1182ПМ

1.6 Современные требования к устройству плавной коммутации нагрузки.

1.7 Выводы и задачи исследований.

2 ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИКИ ИЗМЕНЕНИЯ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В СЕЛЬСКИХ МЕСТНЫХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЯХ, ПОДВЕРЖЕННЫХ ВЛИЯНИЮ КРИТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ.

2.1 Качество электроэнергии. Актуальность проблемы.

2.1.1 Основные и дополнительные показатели качества электроэнергии.

2.1.2 Обзор характеристик и определение наиболее значимых из них

2.2 Эксперимент по исследованию качества местной электрической сети. Аппаратура, методика.

2.2.1 Показатели качества электроэнергии на стороне высокого напряжения. Экспериментальные данные, расшифровка показаний средств объективного контроля.

2.2.2 Показатели качества электроэнергии на стороне низкого напряжения Экспериментальные данные, расшифровка показаний средств объективного контроля.

2.2.3 Анализ экспериментально полученных показателей качества электроэнергии в местной электрической сети по ГОСТ 13109-97 Установление наличия критических нагрузок.

2.3 Оценка точности измерений.

2.4 Меры, предотвращающие возникновение критических нагрузок в местной электрической сети или компенсирующие их воздействие.

2.5 Предложения по созданию лабораторной установки для практического исследования устройств плавной коммутации нагрузки

2.6 Выводы по главе.

3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ИЗМЕНЕНИЯ НАГРУЗКИ В МЕСТНОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ С КРИТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ

И ВЫБОР ОПТИМАЛЬНОЙ ФУНКЦИИ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПЛАВНОГО ПУСКА.

3.1 Известные методы моделирования нагрузки в МЭС.

3.2 Моделирование воздействия физических факторов на МЭС и их влияние на ПКЭ.

3.3 Математическое описание закономерности изменения нагрузки в сетях переменного тока.

3.4 Обоснование желаемого- закона регулирования при пуске электроустановки в МЭС с КН.

3.5 Структурный синтез системы автоматического управления (САУ) с учетом физических характеристик объекта управления и средств воздействия на объект управления.

3.6 Выводы по главе.

4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ АВТОМАТИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ПЛАВНОЙ КОММУТАЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ НАГРУЗКИ НА ОСНОВЕ ТИРИСТОРНОГО ФАЗОВОГО РЕГУЛЯТОРА.

4.1 Практическая реализация синтезированного устройства плавного пуска.

4.1.1 Синтез и анализ практической ценности схемы электрической принципиальной. Оригинальное схемотехническое решение узла плавной автоматической коммутации нагрузки.

4.1.2 Расчет основных узлов, выбор элементной базы, варианты конструктивного исполнения.

4.1.3 Выбор наиболее характерного объекта для опробования автоматического устройства плавной коммутации.

4.2 Лабораторная экспериментальная установка.

4.2.1 Методика ускоренных ресурсных испытаний ламп в режиме частых включений.

4.2.2 Описание экспериментальной установки и анализ протокола испытаний.

4.3 Опытно-промышленная эксплуатации в составе облучательных систем на объектах АПК.

4.4 Оценка экономической эффективности внедрения систем плавной коммутации на предприятиях АПК.

4.4.1 Расчет экономической эффективности по методу приведенных затрат.

4.4.2 Расчет срока окупаемости.

4.4.3 Определение годового экономического эффекта.

4.5 Выводы по главе.

Современное предприятие агропромышленного комплекса (АПК) характеризуется все более широким внедрением промышленных методов хозяйственной деятельности. Увеличение степени автоматизации производства и переработки сельхозпродукции и широкое применение многочисленного электрического оборудования в быту и подсобных хозяйствах определяют и высокие современные темпы роста энергопотребления.

Наряду с этим, на предприятиях АПК возникают проблемы, связанные со слабым развитием инфраструктуры местных распределительных сетей сельскохозяйственных потребителей (СМЭС) — недостаточная мощность источников электроэнергии, значительные потери из-за высокой протяженности линий электропередач от распределительных подстанций до потребителей, неравномерность распределения нагрузки по фазам. Отчасти такая ситуация связана со взрывным характером роста энерговооруженности АПК в последние годы, что сложно было спрогнозировать в период проектирования и строительства СМЭС в предыдущие десятилетия. В дальнейшем для нагрузки, мощность которой соизмерима с мощностью источника, введено понятие «критической нагрузки» (КН). Следствием КН является низкое качество электроэнергии на стороне потребителя: высокочастотные шумы, провалы и выбросы напряжения, выходящие за пределы, допустимые ГОСТ 13109-97 [27,132].

Следствием низкого качества электроэнергии являются как прямые убытки из-за нарушений технологических процессов, вызывающих снижение выхода годной продукции, из-за простоев, внеплановых ремонтов так и убытки от дополнительных капитальных затрат на замещение преждевременного выводимого из эксплуатации электрооборудования (ЭО).

Учеными в области применения электротехнологий в сельскохозяйственном производстве и управления качеством электроэнергии в распределительных сетях: Л.Г.Прищепом, И.Ф.Бородиным, Д.С.Стребковым,

A.М.Башиловым, Ю.М.Жилинским, Л.П.Шичковым, В.С.Литвиновым,

B.А.Козинским, А.К.Лямцовым, А.И.Учеваткиным, Л.П.Андриановой, Н.П.Кондратьевой, А.С.Степановым и другими разработаны теоретические основы эффективного использования электрической энергии и указаны экономичные способы повышения её качества.

В частности, наряду с применением пассивных корректирующих устройств на стороне трансформаторных подстанций признано эффективным использование средств плавной коммутации в составе электроустановок, что обеспечивает инвариантность рабочих режимов аппаратуры потребителя к неблагоприятным факторам МЭС и позволяет увеличить срок эксплуатации ЭО.

В связи с тем, что механические и реакторные устройства ограничения пусковых токов морально устарели и экономически неэффективны, а новый класс полупроводниковых ключей — ЮВТ-транзисторы - еще достаточно дорог, сохраняется интерес к схемотехническим решениям с использованием детально проработанных тиристорных устройств плавного пуска на классическом законе фазового управления и его модификациях, таким, например, как распространенный в промышленности тиристорный регулятор напряжения с синхронно-фазовым управлением.

Вместе с этим, анализ специальной литературы показал, что формирование новых функций регулирования, создание аппаратных средств контроля и диагностики параметров местной электрической сети (МЭС) позволяют создать конкуренцию новой схемотехнике при сравнимых технико-экономических характеристиках, что весьма ценно.

Таким образом, предлагаемое в работе техническое решение проблемы «последней мили», то есть улучшение качества электроэнергии в СМЭС на стороне 0,4 кВ и повышение технологических и экономических показателей работы различных электроустановок в условиях критической нагрузки, является актуальным. Не вызывает сомнений и актуальность разработки методов определения расчетных нагрузок на базе имитационного и математического моделирования, а также критериев диагностики и тестирования на наличие ЮН в той или иной МЭС. Исследования и разработки выполнялись автором в соответствии с комплексными темами НИС ФГОУ ВПО «Ижевская ГСХА» (2000.2010гг.) в рамках государственной программы 0.51.21, задание 02 — «Разработать и внедрить новые методы и автоматизированные технические средства применения электрической энергии в технологических процессах сельскохозяйственного производства».

Цель настоящей работы состоит в научном обосновании и разработке средств плавной коммутации нагрузки потребителей на предприятиях АПК, обеспечивающих требуемые показатели качества электрической энергии в местных распределительных сетях сельскохозяйственных потребителей и позволяющих повысить надежность, экономичность и увеличить срок эксплуатации электроустановок.; в анализе имеющихся экспериментальных данных, построении адекватной математической модели, разработке законов регулирования устройств плавного пуска, разработке и внедрении недорогих малогабаритных устройств плавного включения электрической нагрузки и их применении совместно с существующей ПЗА электрооборудования различного назначения и в изучении возможности повышения технологической эффективности мощных ЭП с одновременным снижением расходов на их обслуживание.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- оценка различных способов плавной коммутации нагрузки в сетях переменного тока на основе анализа зарубежной и отечественной специальной литературы и исследование причин появления КН в МЭС/СМЭС;

- исследование свойств и характеристик МЭС на стороне низкого напряжения и специфики их воздействия на приемники электрической энергии, анализ значимых показателей качества электроэнергии для прикладных работ по диагностике и тестированию МЭС на наличие КН;

-разработка математической модели изменения нагрузки МЭС/СМЭС во времени, изучение модели, ее адекватности с учетом экспериментальных данных, разработка комплексного показателя качества МЭС/СМЭС и анализ эффективности фазового способа управления активной и активно-индуктивной нагрузкой в сетях переменного тока промышленной частоты применительно к тиристорам, разработка на его базе новой функции регулирования;

- аппаратная реализация нового класса коммутационных устройств на базе анализа экспериментальных и расчетно-математических данных с определением характеристик изделий в лабораторных условиях и в инфраструктуре аппаратуры реальных СМЭС;

-разработка технических требований на устройства плавного пуска, для преимущественного применения на объектах АПК и выработка рекомендаций и инструкций, обеспечивающих эффективное применение устройств плавной коммутации на производственных и бытовых объектах в СМЭС, подверженных КН.

Объектом исследования является система плавной коммутации электрооборудования и СМЭС, снабжающие эти потребители электрической энергией.

Предметом исследования является установление закономерностей изменения качественных показателей работы электроустановок (АД, ИО) по математическим, компьютерным и натурным моделям.

Методы исследования. В работе применялись теоретические и экспериментальные методы исследования.

Теоретические исследования основаны на использовании методов вычислительной и прикладной математики, положений математической статистики и теории выбросов случайных процессов.

В экспериментальных исследованиях разработанных моделей и алгоритмов использовано математическое и имитационное моделирование электронных схем с использованием программных пакетов Electronic Workbench v.5.0,

Accel 2000, проведен анализ накопленных статистических данных с помощью табличного редактора MS Excel 2000 и программного пакета Matlab, применены методы инженерных расчетов электрических цепей.

На защиту выносятся следующие положения:

- способ автоматического изменения фазового угла в тиристорном регуляторе на базе синтезированной функции регулирования и аппаратная реализация тиристорного устройства плавного пуска;

- результаты исследования динамических показателей СМЭС стандартными средствами измерений;

- зависимость качества СМЭС от наличия или отсутствия устройств корректировки;

- результаты лабораторных исследований и производственной эксплуатации с технико-экономической оценкой эффективности предлагаемых технических решений.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Проведен сравнительный анализ и систематизация известных способов и устройств плавного пуска электроустановок и синтезировано устройство, реализующие оптимальные функции регулирования, приложение Е.

2. Предложена оригинальная схемотехническая реализация малогабаритного электронного блока плавного включения для работы совместно с существующей ПЗА. Разработаны технические требования на блоки плавного пуска, приложение Ж. Даны предложения по практическому использованию электронных блоков плавного включения нагрузки на объектах АПК.

3. Доказана актуальность проблемы качества электроэнергии для электрических сетей, в которых мощность потребителей соизмерима с мощностью источника - местных электрических сетей (МЭС) и введено понятие критической нагрузки (КН), соответствующее этому случаю.

4. Исследованы показатели качества и динамические характеристики местной электрической сети в условиях КН, закономерность изменения нагрузки МЭС переменного тока по времени.

5. Показана связь между способом коммутации и качеством электроэнергии и разработан комплексный показатель качества МЭС.

6. Создана математическая модель изменения нагрузки в МЭС на базе теории выбросов случайных процессов. Разработана функция регулирования, снижающая пиковые нагрузки, на основе математической модели и анализе реальной электрической сети в условиях КН.

7. Разработана и апробирована методика ускоренных ресурсных испытаний электрооборудования на примере мощных облучательных установок.

Получено экспериментальное подтверждение технологической и экономической эффективности применения разработки на основе опытно-промышленной эксплуатации.

включений

Обычным приемом для проведения ресурсных испытаний в сокращенные сроки является увеличение их «жесткости» за счет значительного превышения уровня, одного или нескольких режимов эксплуатации над нормально или предельно допустимым, например, при повышенном напряжении питания, увеличенной влажности воздуха, пониженном атмосферном давлении. а) б)

Рисунок 4.5 - а) схема установки для ресурсных испытаний ламп накаливания; б) блоки плавного пуска для каналов 1.3

Известен и широко применяется способ циклирования или приложения знакопеременных нагрузок, при этом за счет частого чередования переходных процессов происходит интенсивное «старение» изделия и в сокращенные сроки имитируется полный срок службы в нормальных условиях.

Второй подход является предпочтительным, поскольку в наибольшей степени воспроизводит физические процессы в СМЭС. Кроме того, повышение питающего напряжения для существенного сокращения срока испытаний не применялось, поскольку этот прием снизил бы достоверность результатов для каналов, защищенных электронными устройствами плавной коммутации.

Режим частых включений достаточно хорошо разработан и апробирован в научной и производственной практике, в частности в трудах д.т.н., проф. В.С.Литвинова, г.Москва, к.т.н. Н.П.Киселевой, г.Саранск и публикациях ВНИИИС, г.Саранск. [31,32]

Оригинальная авторская методика представляет собой модификацию режима частых включений, опирается на труды указанных авторов и дополнительно учитывает влияние параметров питающего напряжения; частоты включений; формы, типа тела накала (спирали) и, способа ее крепления, а также пространственное расположения колбы лампы. Существенным отличием авторской методики является несимметричность периодов коммутации, продолжительность фазы «включено» на 40 .50 % превышает продолжительность фазы «выключено». Таким образом, обеспечивалось гарантированное время для выхода на номинальный уровень напряжения для каналов с разным темпом плавной коммутации и вместе с тем — достаточное время для охлаждения ламп в период паузы.

4.2.2 Описание экспериментальной установки и анализ протокола испытаний

На установке, описанной в п. 4.2, с помощью прибора Н393 были экспериментально получены вольт-амперные характеристики (ВАХ) устройств плавного пуска.

Всего было задействовано 4 канала с группами ламп накаливания мощностью 250 Вт каждая, по 10 ламп в канале для усреднения результата:

- канал №1 - авторское устройство плавного пуска с высоким темпом коммутации;

- канал № 2 - авторское устройство плавного пуска с низким темпом коммутации;

- канал № 3 - контрольное устройство плавного пуска на ИМС КР1182ПМ1 в модификации автора;

- канал № 4 — контрольный, лампы накаливания с прямой коммутацией.

Экспериментально полученные осциллограммы приведены на рисунках

4.6 и 4.8, а их расшифровки — на рисунках 4.7 и 4.9 соответственно.

Анализ осциллограмм показывает следующее:

При прямом пуске (канал №4) напряжение на лампе накаливания достигает значения 0,9 ином, за 0,7-1 с, а полное напряжение сети - за 5-6 с.

При коммутации лампы через контрольное устройство (канал №3) уровень 0,9 ином, достигается за 2,5-3 с, но полное напряжение сети в нагрузку так и не подается, что связано со схемотехническими особенностями - не предусмотрен режим блокировки.

При анализе осциллограмм полученных на каналах №2 и №3 отчетливо видны 3 этапа коммутации:

1-й - до уровня 120-150 В, что соответствует 0,7 ином., длительностью 34 с. В это время через спираль лампы проходит темновой ток и происходит предварительный разогрев тела накала (ТН) лампы;

2-й - от 0,7 ином, до уровня 0,9 ином., длительностью от 1,5 с (высокий темп коммутации) до 4 с (низкий темп коммутации). ТН достаточно нагрето, чтобы после блокировки регулятора в начале 2-го этапа самостоятельно участвовать в ограничении тока;

Р/Х 1676 ЛПГБПЮО Г0СТ7826—75 у-^

АФДБ г

-а

- х.

Рисунок 4.6 - ВАХ канала 1(справа) и канала и 4 (слева) - "лампа /0Ч н

•1

13 р

4&>м »

Рисунок 4.7 - Расшифровка ВАХ каналов 1 (справа) и 4 (слева)

Рисунок 4.8 - ВАХ Канала 2 (слева) и канала 3 (справа)

Рисунок 4.9 - Расшифровка ВАХ каналов 2 (слева) и 3 (справа)

3-й - от 0,9 ином, до полного напряжения сети за 5-7 с. На этом этапе узел регулирования сблокирован и длительность выхода на установившийся режим определяется только физическими свойствами ТН лампы и кристалла тиристора (быстродействие, максимальный фазовый угол). КПД регуляторов по напряжению составляет 98-99% и может регулироваться в сторону снижения, что важно при постоянном повышенном напряжении для потребителей вблизи распределительных подстанций.

Одновременно с помощью программно-аппаратного комплекса ЛА-2М2 (аналого-цифровой запоминающий мультиметр, осциллограф и спектроанализатор) были измерены показатели синусоидальности и гармонические составляющие напряжения на нагрузке в каналах 1 и 2.

Из осциллограмм на рисунках 4.10 и 4.11 видно, что тиристорный фазовый регулятор вносит в сеть искажения, которые, впрочем, не выходят за нормально допустимые пределы. Тем не менее, по результатам анализа были предприняты стандартные схемотехнические меры для компенсации отрицательного влияния регулятора на сеть — дополнительно введены фильтрующие резистивно-емкостные элементы.

Согласно техническим условиям ГОСТ 2239-79, для ламп накаливания общего назначения устанавливается 50% срок службы 1000 часов. Это означает, что по прошествии нормативного времени в рабочем состоянии должны быть 50% ламп, рисунок 4.12 [122].

За период проведения эксперимента на описанной установке с 17.05.01 по 19.02.02 средняя наработка до перегорания первой контрольной лампы составила 646 часов 24 минуты, что практически соответствует нормативным 50% срока службы значениям для ламп типа Б, Б О, Г. В каналах 2 и 1, снабженных авторскими устройствами плавной коммутации с разным темпом нарастания рабочего тока, средний срок службы ламп составил 1219 часов 05 мин. и 1918 часов 32 мин. соответственно, рисунок 4.13. Протокол ресурсных испытаний ламп приведен в приложении Г.

Макс =

Среди = СКО иэфф =,

Рисунок 4.10 - Искажение синусоиды фазовым регулятором до доработки

Рисунок 4.11 - Детализация искаженного участка синусоиды до доработки регулятора и, Флн, %

100 50

Рисунок 4.12 - Снижение количества годных ламп N и светового потока Флн в течение нормативного срока службы.

Таким образом, в лабораторных условиях получено объективное свидетельство эффективности применения устройств плавной коммутации для продления срока службы ламп накаливания, при этом увеличение срока эксплуатации составило от 22% до 92%. Конечно, такой показатель трудно воспроизвести в условиях реального хозяйственного объекта, где присутствует комплекс возмущающих факторов электрического (нестабильность сети), физического (вибрация), химического (коррозия) характера и пр. Поэтому была проведена опытно-промышленная эксплуатация.

Т %ч срок службы часов

2000 1500 Н 1000 500 -I

Ш прямой пуск □ плавный пуск плавный пуск прямой пуск

4-2 каналы

Рисунок 4.13 - Сравнительные диаграммы срока службы ламп с прямым пуском (передний ряд) и с плавным пуском (задний ряд)

4.3 Опытно-промышленная эксплуатации в составе облучательных систем на объектах АПК

В 2000 г. на ГУЛ «Птицефабрика «Вараксино» Завьяловского района УР была введена в опытную эксплуатацию автоматизированная система управления системами освещения птичников на базе автоматических тиристорных пускателей-регуляторов со схемотехническим решением автора. Эксплуатация в течение 2000-2001 гг. показала эффективность этого мероприятия: в оборудованном птичнике отмечено снижение пульсации сетевого напряжения на 10%, увеличение ресурса ламп накаливания типа Б230-240-100-1 на 10-12%. Кроме того, в этом птичнике отмечено увеличение продуктивности кур-несушек на 2-3%. Другим объектом, где в 2001 г. проходила опытную эксплуатацию описанная система, является СПК «Туклинский» Увинского района УР. При этом также отмечено снижение пульсации сетевого напряжения в маточных корпусах №№1-5 на 8-10%, увеличение ресурса ламп накаливания типа Б235-245-150-2 на 10-12%.

Соответствующие акты внедрения приведены в приложении Д.

4.4 Оценка экономической эффективности внедрения систем плавной коммутации на предприятиях АПК

4.4.1 Расчет экономической эффективности по методу приведенных затрат

Для сравнения использовались два способа включения системы .освещения батареи птичника на 20000 голов: прямой пуск и плавный пуск по авторской схеме:

Приведенные затраты 3 определялись по формуле (32) в ценах 2008 г: 3 = К-Ен + С3, (32) где К - капитальные вложения, руб.;

Ен - нормативный коэффициент, Ен = 0,15;

С3 - эксплуатационные затраты, руб.

Эксплуатационные затраты С3 определяются по формуле: где Сэ - стоимость электроэнергии, руб./кВт-час; Са - амортизационные отчисления; Сзп- стоимость заработной платы, руб.; Стр- стоимость текущего ремонта, руб.; Спр прочие эксплуатационные расходы, руб.

Главные составляющие эксплуатационных затрат - стоимость электроэнергии и амортизационные отчисления.

Учтена электрическая энергия, используемая на режимах пуска и в рабочих режимах.

Результаты расчета приведенных затрат показаны в таблице 4. Из таблицы 4 видно, что при использовании авторского способа плавного пуска в сравнении с прямым пуском приведенные затраты в расчете на одну батарею уменьшились на 8,9 % или 473,74 руб., а эксплуатационные расходы уменьшились яг. 17,6 % или 647,80 руб.

Срок (период) окупаемости - это время от начала реализации инвестиционного проекта до момента, когда первоначальные инвестиционные вложения и другие затраты, связанные с реализацией проекта, покрываются суммарными результатами от его осуществления. Срок окупаемости рассчитывается по формуле (33):

4.4.2 Расчет срока окупаемости

Ток = К/(С3+Д),

33) где

К - капитальные вложения, руб.;

1. Концепция развития механизации, электрификации и автоматизации сельскохозяйственного производства России на 1995 год и на период до 2000 года. М.: РАСХН, 1992.

2. Вольдек А.И. Электрические машины. Л.: Энергия, 1978. - 832 е., ил.

3. Богатырев Н.В. и др. Электрификация сельскохозяйственного производства. М.: Колос, 1974.- 272 е.: ил.

4. Мусин A.M. Электропривод сельскохозяйственных машин и агрегатов. -М.: Агропромиздат, 1985. — 239 с.

5. Козинский В.А. Электрическое освещение и облучение. М.: Агропромиздат, 1991. - 239 е.: ил.

6. Воробьев В.А. Электрификация сельскохозяйственного производства. -М.: Агропромиздат, 1985. 208 с.

7. Назаров Г.И. и др. Основы электропривода и применение электрической энергии. М.: Колос, 1965. - 392 с.

8. Прищеп Л.Г. Учебник сельского электрика. М.: Агропромиздат, Издание 3-е, перераб. и доп. 1986 г. — 509 е.

9. Токарев Б.Ф. Электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 624 с.

10. Ю.Гинзбург С.А. и др. Основы автоматики и телемеханики. М.-Л.: Энергия, 1965.-512 с.

11. Иванов B.C., Панфилов Д.И. Компоненты силовой электроники фирмы Motorola. М.: МИЭТ, 1997. - 79 с.

12. Костин Г.Ю. Микроконтроллеры фирмы Motorola. 4.1, 2. М.: МИЭТ, 1997. - 58 с.

13. Тиристоры (Технический справочник). Пер. с англ., под ред. Лабунцова В.А. и др. М.: Энергия, 1971. - 560 с.

14. ГОСТ 2491-82 (CT СЭВ 5535-86). Пускатели электромагнитные низковольтные. Общие технические условия. М.: ИПК Издательство стандартов, 1997.

15. A.c. 1665487 СССР, МПК Н 02 Р 1/26. Устройство для пуска асинхронного электродвигателя / В.В.Попивненко (СССР). — 4628249-07; Заявлено 28.12.88; Опубликовано 23.07.91. Бюл. № 27. 3 е.: ил.

16. Пасынков В.В., Чиркин JI.K. Полупроводниковые приборы: учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1987. - 479 с.

17. A.c. 2088052 Россия, МПК Н 05 В 39/02/ /Н 01 Н 23/02. Устройство щадящего режима включения ламп накаливания / В.А.Воронин (Россия).- 5032953-07; Заявлено 17.03.93; Опубликовано 20.08.97. 2 е.: ил.

18. A.c. 639114 СССР, МПК Н 02 Р 1/24. Устройство для пуска однофазного электродвигателя переменного тока / Н.М.Перельмутер, В.Э.Темкин, В.Д.Фурсов (СССР). 2402553/24-07; Заявлено 09.09.76; Опубликовано 25.12.78. Бюл. № 47. 2 е.: ил.

19. A.c. 1108588 СССР, МПК Н 02 Р 1/24. Устройство для пуска однофазного коллекторного электродвигателя / В.В.Попивненко (СССР).- 3377391X24-07; Заявлено 08.01.82; Опубликовано 15.08.84. Бюл. № 30. -4 е.: ил.

20. A.c. 94010724 Россия, МПК 6 Н 02 М 2/257. Интегральная схема регулятора мощности / С.А.Коновалов, Б.А.Гарбуз (Россия). 94010724/07; Заявлено 29.04.94; Опубликовано 27.10.95. 2с.: ил.

21. Шашков А.Г., Касперович A.C. Динамические свойства цепей с терморезисторами. M.-JL: Госэнергоиздат, 1961. — 208 с.

22. Дмитренко Л.П. Тиристорные релейные и регулирующие устройства. -М.: Энергоатомиздат, 1978. — 128 с.

23. Кунгс Е.А. Автоматизация управления электрическим освещением. М.: Энергоатомиздат, 1989. — 112 с.

24. Вересов Г.П. Электропитание бытовой радиоэлектронной аппаратуры. -М.: Радио и связь, 1983. — 128 с.

25. Герасимов С.Е., Меркурьев А.Г. Регулирование напряжения в распределительных сетях. СПб: Северо-Западный филиал АО "ГВЦ Энергетики", 1998. - 76 с. ил.

26. Левин М. С., Мурадян А. Е., Сырых Н. Н. Качество напряжения в сетях сельских районов. М.: Энергия, 1975. — 224 с.

27. ГОСТ 13109-97. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Изд-во стандартов, 1998.-32 с.

28. Будзко И. А., Левин М. С. Электроснабжение сельскохозяйственных предприятий и населенных пунктов. М.: Агропромиздат, 1985. — 320 с.

29. Потери электроэнергии в электрических сетях энергосистем. Под ред. Казакова В. И. М.: Энергоатомиздат, 1983. - 368 е., ил.

30. Кучумов Л.А., Спиридонова Л.В. Потери мощности в электрических сетях и их взаимосвязь с качеством электроэнергии. Учебное пособие. -Л.: Изд-во ЛПИ, 1985. 92 с.

31. Литвинов B.C. Тепловые источники оптического излучения. (Расчет и оптимизация параметров): Учебное пособие / B.C. Литвинов; Под ред. И.М. Понизовской. -М.: Изд-во МЭИ, 1998. -132 е.: ил.

32. Ручина В.И., Синицын Г.Ф. О влиянии монтажа тел накала на срок службы газополных ламп накаливания // Светотехника — 1996. №7. -с.23.

33. AN1524/D Rev. 1. AC Motor Drive Using Integrated Power Stage by Ken-Berrenger, Motorola, Inc., 1996.

34. BR1480/D Rev. 2. Silicon Solutions for Off Line Motor Drives, Motorola, Inc., 1997.

35. SG375/D. Silicon Solutions for Motion Control, Motorola, Inc., 1995.

36. SG73/D Rev. 13. Motorola Semiconductor Master Selection Guide, Motorola, Inc., 1997.

37. Philips Semiconductors Concise Catalogue 1996, Philips Electronics North America Corp., 1995.

38. GEA-12443A, Industrial Systems Drive Systems & Turbine Controls, GE Motors & Industrial Systems, 1995.

39. Microsemi Product Selector Guide, Microsemi Corp., 1996.

40. Micro Currents, Spring 1997. Microsemi Corp., 1997.

41. RS6196. RS Components, Catalogue 1996-1997, Jarrold Printing, Norwich, U.K., 1996.

42. Терехов B.M. Непрерывные и цифровые системы управления скоростью и положением электроприводов: Учеб. пособие. — М.: Изд-во МЭИ, 1996. 100 с.

43. Солодовников В.В. Статическая динамика линейных систем автоматического управления. М.: Физматгиз, 1960. — 655 с.

44. Юночев В.П. Теория электропривода. М.: Энергоатомиздат, 1985. — 560 с.

45. Файнштейн В.Г., Файнштейн Э.Г. Микропроцессорные системы управления тиристорными электроприводами / Под ред. О.В. Слежановского. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 240 с.

46. Батуев A.B. Высшие гармонию! в электрических сетях // Труды научно-практ. конф. / Ижевская гос. сельскохоз. акад. — Ижевск: Изд-во ИжГТУ, 1998.-Часть 3.- с.5.

47. Кузнецов B.C. Электроснабжение и электроосвещение городов. Минск: Вышэйш. шк., 1989. - 135 е., ил.

48. Карпов В.Н. Введение в энергосбережение на предприятиях АПК. -СПб.: СПбГАУ, 1999. 72 с.

49. Башарин A.B., Новиков В. А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. Л.: Энергоатомиздат, 1982. - 392 с.

50. Бессекерский В.А. Динамический синтез систем автоматического регулирования М.: Наука, 1970. — 575 с.

51. Бессекерский В.А. Цифровые автоматические системы — М.: Наука, 1976.- 576 с.

52. Автоматизированный электропривод с упругими связями. 2-е изд., переаб. и доп. СПб.: Энергоатомиздат, Санкт-Петербург, отд-ние, 1992. -288 с.

53. Ковчин С.А., Сабинин Ю.А. Теория электропривода. Учебник для вузов.- СПб.: Энергоатомиздат, Санкт-Петербург, отд-ние, 2000. 496 с.

54. Коцегуб П.Х., Губарь Ю.В. Упрощенный синтез дискретных систем управления по модульному оптимуму // Изв, вузов. Электромеханика. -1989. №3. - с. 68-73.

55. Никитин В.М., Данилов В.Н., Поздеев А.Д. Оптимизация переходных процессов и выбор параметров ПИД-регуляторов в приводах с вентильными преобразователями // Изв. вузов. Электромеханика. 1986.-№10. - с. 89-95.

56. Чиликин М.Г., Ключев В.И., Сандлер A.C. Теория автоматизированного электропривода М.: Энергия, 1979. - 616 с.

57. Демидов C.B., Полищук Б.Б. Быстродействующий тиристорный электропривод. — Л.: Ленинградский дом научно-технической пропаганды, 1973. — 28 с.

58. Мееров М.В. Синтез структур систем автоматического регулирования высокой точности. — М.: Наука, 1967. 284 с.

59. Силовые электроприводы с транзисторными преобразователями. / С.Г. Герман-Галкин, В.Д. Лебедев, Б.А. Марков, Н.П. Чичерин. Л.: Энергоатомиздат, 1986. — 248 с.

60. Фельдбаум A.A. Основы теории оптимальных автоматических систем. — М.: Физматгиз, 1963. 552 с.

61. Попков С.Л. Следящие системы. — М.: Высшая школа, 1963. — 304 с.

62. Основы автоматического управления. / B.C. Пугачев, И.Е. Казаков, Д.И. Гладков и др.; под ред. B.C. Пугачева. — М.: Физматгиз, 1963. — 648 с.

63. Герасимов С.М. и др. Основы теории и расчета транзисторных схем. / Герасимов С.М., Мигулин И.Н., Яковлев В.Н. М.: Советское радио, 1963.-664 с.

64. Доронкин Е.Ф. Температурная стабилизация полупроводниковых мультивибраторов с помощью термозависимых сопротивлений и кремниевых диодов. // Изв. вузов. Радиотехника. 1959. - №6.

65. Алиев И.И. Справочник по электротехнике и электрооборудованию. -М.: Высшая школа, 2000. — 255 е., ил.

66. ГОСТ Р МЭК 730-1-94. Автоматические управляющие устройства бытового и аналогичного назначения. Общие требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 1994. — 192 с.

67. Шичков Л.П., Коломиец А.П. Электрооборудование и средства автоматизации сельскохозяйственной техники. М.: Колос, 1995. — 386 с.

68. Данку А. и др. Электрические машины. Сборник задач и. упражнений: Пер. с венг. М.: Энергоатомиздат, 1984. — 360 с.

69. Мякишев Н.Ф. Электропривод и электрооборудование автоматизированных сельскохозяйственных установок. — М.: Агропромиздат, 1986. 176 с.

70. Иванов-Смоленский A.B. Электрические машины. Том 1, Том 2: учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Издательство МЭИ, 2004, — 6526.с.:ил.

71. Чиликин М.Г., Сандлер A.C. Общий курс электропривода: Учебник для вузов. — 6-е изд. доп. и перераб. М.: Энергоатомиздат, 1981. - 576 с.

72. Электропривод и применение электрической энергии в сельском хозяйстве // Г.И. Назаров, Н.П. Олейник, А.П. Фоменков, И.Н. Юровский 2-е изд. перераб. и доп. - М.: Колос, 1972. - 446 с.

73. Выгодский М.Я. Справочник по высшей математике. — М.: Наука, 1977. — 876 с.

74. ГОСТ Р 51317.4.2-99 (МЭК 61000-4-2-95). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000. - 20 с.

75. ГОСТ Р 51317.4.3-99 (МЭК 61000-4-3-95). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к радиочастотному электромагнитному полю. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000. — 24 с.

76. ГОСТ Р 51317.4.4-99 (МЭК 61000-4-4-95). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к наносекундным импульсным помехам. Требования и методы испытаний. — М.: Изд-во стандартов, 2000. -19 с.

77. ГОСТ Р 51317.4.5-99 (МЭК 61000-4-5-95). Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к микросекунднымимпульсным помехам большой энергии. Требования и методы испытаний. М.: Изд-во стандартов, 2000. — 26 с.

78. Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи: Курсовое проектирование. Учебное пособие для вузов. — М.: Радио и связь, 1987. — 192 е.: ил.

79. Проектирование систем автоматизации технологических процессов: Справочное пособие. Под. ред. Клюева A.C. М.: Энергоатомиздат, 1990. -494 е.: ил.

80. Ведомственные нормы технологического проектирования. Предприятия радиосвязи, радиовещания и телевидения, радиорелейные линии связи. ВНТП-213-80. Мин. Связи СССР. М.: Радио и связь, 1981. - 55 с.

81. Тимищенко М.Г. Проектирование радиорелейных линий. М.: Связь, 1976.-240 с.

82. Бекмачев, А.Е. Элементная база перспективных систем управления электроприводами для сельского хозяйства / А. Е. Бекмачев, А. П. Коломиец, Н. П. Кондратьева, В. В. Фокин // Тр. ин-та / РГАЗУ-агропромышленному комплексу М.: РГАЗУ, 1998, с.196.

83. Бекмачев, А.Е. Устройство плавного пуска асинхронного электродвигателя / В. Г. Трубин, Д. В. Фомин, А. Е. Бекмачев // Тр. ин-та / Электропривод и энергосберегающие технологии: Научно-практ. конф. ИжГСХА- Ижевск: Изд-во ШЕП, 2000. С. 10-12.

84. Бекмачев, А.Е Способы плавной коммутации нагрузки в сетях переменного тока / А. Е. Бекмачев, Н. П. Кондратьева, В. В. Фокин // Тр. ин-та /Электропривод и энергосберегающие технологии: Научно-практ. конф. ИжГСХА.-Ижевск: Изд-во ШЕП, 2000.- С. 12-18.

85. Бекмачев, А.Е. Автоматические тиристорные пускатели-регуляторы / А. Е. Бекмачев, Н. П. Кондратьева, В. В. Фокин // Тр. ин-та / Аграрная наука на рубеже тысячелетий: Научно-практ. конф. — Ижевск: Изд-во ШЕП, 2001.-С. 182-185.

86. Бекмачев, А.Е. Тиристорный коммутатор нагрузки / А. Е. Бекмачев, Н. П. Кондратьева, В. В. Фокин // Механизация и электрификация сельского хозяйства. Журнал. 2002. - №5. - С. 17-18.

87. Справочник по проектированию автоматизированного электропривода и систем управления технологическими процессами. Под ред. В.И. Круповича, Ю.Г. Барябина, M.JT. Самовера. М.: Энергоатомиздат. -1982.

88. Электротехнология. Учебное пособие для студентов высших учебных заведений. // В.А.Карасенко, Е.М.Заяц, А.Н.Баран, В.С.Корко. — М.: Колос, 1992. 304 е.: ил.

89. Живописцев E.H., Косицын O.A. Электротехнология и электрическое освещение. М. Агропромиздат,1990. — 303 с.

90. Электротехнология / А.М.Басов, В.Г.Быков, А.В.Лаптев, В.Б.Файн. — М.: Агропромиздат, 1985. — 256 с.

91. Электротехнический справочник в 3 т. Т.З. Кн. 2. Использование электрической энергии / Под общ. ред. проф. МЭИ И.Н.Орлова и др. — 7-е изд., испр. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1988. 616 с.

92. Низкотемпературные электронагреватели в сельском хозяйстве / Под общ. ред. Л.С. Герасимовича. Минск: Ураджай, 1984. - 118 с.

93. Ключев В.И. Ограничение динамических нагрузок электропривода. -М.: Энергия, 1971.-320 с.

94. Зимин E.H., Чувашов И.И. Автоматизированный электропривод и электрооборудование промышленных механизмов. Ч. I. -М.: Стройиздат, 1977.-431 с.

95. Преображенский В.И. Полупроводниковые выпрямители. — М.: Энергия, 1976. 120 с.

96. Сиротин A.A. Автоматическое управление электроприводами. — М.: Энергия, 1969. 560 с.

97. Электротеплоснабжение. Сб. под. ред. Матко И.М. и Басина К.Е. -М.: Энергия, 1971.

98. Электротермическое оборудование: Справочник /Под общ. ред. А.П. Альтгаузена, 2-е изд. М.: Энергия, 1980. — 416 е.: ил.

99. Фаликов B.C., Витальев В.П. Автоматизация тепловых пунктов: Справочное пособие. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 256 е.: ил.

100. Тихонов В.И., Хименко В.И. Выбросы траекторий случайных процессов. — М.: Наука, 1987. — 304 с.

101. Фомин Я.А. Теория выбросов случайных процессов. М.: Связь, 1980.-216 с.

102. Шульц Ю. Электроизмерительная техника: 1000 понятий для практиков: Справочник: Пер. с нем. — М.: Энергоатомиздат, 1989. 288 е.: ил.

103. Будзко И.А., Зуль Н.М. Электроснабжение сельского хозяйства. — М.: Агропромиздат, 1990. — 496 е.: ил.

104. Справочник по строительству электросетей 0,38-35 кВ / Под ред. Д.Т. Комарова. — М.: Энергоиздат, 1982. — 408 с.

105. Электрическая часть станций и подстанций / Васильев A.A., Крючков И.П., Наяшкова Е.Ф. и др. -М.: Энергия, 1980. 608 с.

106. Гуторов М.М. Основы светотехники и источники света. — М.: Энергоиздат, 1983. — 380 с.

107. Справочная книга для проектирования электрического освещения / Под ред. Г.М. Кнорринга. JL: Энергия, 1976. - 384 с.

108. Справочная книга по светотехнике / Под ред. Ю.Б. Айзенберга. — 3-е изд. перераб. и доп. — М.: Знак. 2006.— 972 с.

109. Дадиомов М.С. Прожекторное освещение. — JL: Энергия, 1978. — 169 с.

110. Лямцов А.К. Тищенко Г.А. Электроосветительные и облучательные установки. — М.: Колос, 1983. 224 с.

111. A.c. 2015603 Россия, МПК 5 Н 02 J 9/06. Устройство ограничения пусковых токов ламп накаливания (его варианты) / Игольников Ю.С. (Россия). 4789750/7; Заявлено 12.02.90; Опубликовано 30.06.94. 2 с. п.ф-лы, 2 ил.

112. A.c. 2149494 Россия, МПК 7 Н 02 М 5/22 // Н 02 М 5/257. Регулятор переменного напряжения с плавным пуском / Спиридонов А.Е. (Россия). 99116472/09; Заявлено 28.07.99; Опубликовано 20.05.00. 3 с. п.ф-лы, 1 ил.

113. ГОСТ 2239-79. Лампы накаливания общего назначения. Технические условия (с Изменениями N 1-7). — М.: ИПК Издательство стандартов, 2003. 22 с.

114. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). 7-е изд. — М.: Изд-во НЦЭнас, 1999.-80 с.

115. Бекмачев, А.Е. Аппаратная реализация средств плавной коммутации радиотехнических устройств, устройств связи и навигации / С. В. Дзюин, В. А. Сидорина, А. Е. Бекмачев // Вестник ИжГТУ — Ижевск: ИжГТУ, 2005. вып.З. - С. 36-38.

116. Бекмачев, А.Е. Электромагнитная совместимость на обособленных объектах радиосвязи в условиях критической нагрузки сети / С. В. Дзюин,

117. В. А. Сидорина, А. Е. Бекмачев // Вестник ИжГТУ Ижевск: ИжГТУ, 2005. - вып.4. - С. 51-53.

118. Пат. 59338 RU МПК Н 02 J 9/06, Н 02 М 5/22. Устройство плавного включения / А.Е.Бекмачев, С.В.Дзюин (Россия). № 2005135259/22; Заявлено 14.11.05; Опубл. 10.12.2006, Бюл. № 34. - 5 е.: ил.

119. Пат. 59350 RU МПК Н 04 В 3/46. Анализатор качества канала. / А.Е.Бекмачев, С.В.Дзюин (Россия). № 2005138708/22; Заявлено 12.12.05; Опубл. 10.12.2006, Бюл. № 34. - 3 е.: ил.

120. Бекмачев, А.Е. Исследование утечки конфиденциальной информации по цепям питания и заземления // Доклады Томского государственного университета систем управления и радиосвязи — Томск: Изд-во ТУСУР, 2009. вып. 1 (19), ч.2, июнь 2009. - С. 13-15.

121. Костин В.Н., Распопов Е.В;, Родченко Е.А. Передача и распределение электроэнергии: Учеб. пособие. СПб.: СЗТУ, 2003 - 147 с.

122. Степанов А. С. Методы анализа и управления режимами местных электрических сетей : дис. . д-ра техн. наук : 05.14.02 Благовещенск, 2006 313 с. РГБ ОД, 71:07-5/254 М.: ПроСофт-М, 2007.

123. Карпов В.Н., Ракутько С.А. Энергосбережение в оптических электротехнологиях АПК. Прикладная теория и частные методики. — СПб.: СПбГАУ, 2009. 100 с.

124. Шичков Л.П. Силовые полупроводниковые преобразователи напряжения в электрифицированных сельскохозяйственных установках \ Автореферат докторской диссертации — М, 1993. — 37 с.

125. Шичков Л.П. Электрический привод: Учебник для студ. вузов. М.: КолосС, 2006. - 279 с.

126. Лещинская Т.Б., Наумов И.В. Электроснабжение сельского хозяйства: Учеб. для вузов. М.: КолосС, 2008. - 655 с.

127. РД 153-34.0-15.501-00 Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Часть 1. Контроль качества электрической энергии. — М.: Министерство энергетики Российской Федерации, 2000.

128. РД 153-34.0-15.501-2002 Методические указания по контролю и анализу качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. Часть 2. Анализ качества электрической энергии. — М.: Министерство энергетики Российской Федерации, 2002.

129. Шефтель И.Т. Терморезисторы. М.: Наука, 1973. — 416с.