автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.03, диссертация на тему:Разработка основ теории и эффективных режимов работы электролизных и газоразрядных электротехнологических установок с питанием током сложной формы

На правах рукописи

ПТИЦЫНА Елена Витальевна 003055829

РАЗРАБОТКА ОСНОВ ТЕОРИИ И ЭФФЕКТИВНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОЛИЗНЫХ И ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЭЛЕКТРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ УСТАНОВОК С ПИТАНИЕМ ТОКОМ СЛОЖНОЙ ФОРМЫ

Специальность 05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы 05.09.10 - Электротехнология

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Москва 2007

003055829

Работа выполнена на кафедре «Физика электротехнических материалов и компонент и автоматизация электротехнологических комплексов» Московского энергетического института (технического университета) и Павлодарском государственном университете им. С. Торайгырова

Научный консультант: доктор технических наук, профессор

Кувалдин Александр Борисович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Ляхомский Александр Валентинович

доктор технических наук, профессор Миронов Юрий Михайлович

доктор технических наук, профессор Ершов Михаил Сергеевич

Ведущее предприятие: Челябинский электродный завод

Защита диссертации состоится «18» мая 2007 г. в аудитории М-611 в 14 час. 00 мин, на заседании Диссертационного Совета Д.212.157.02 при Московском энергетическом институте (ТУ) по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 13.

С диссертацией можно ознакомиться в читальном зале научно-технической библиотеки Московского энергетического института (ТУ).

Отзыв на автореферат (в двух экземплярах, заверенных печатью) просим направлять по адресу: 111250, г. Москва, ул. Красноказарменная, д. 14, Ученый Совет МЭИ (ТУ).

Автореферат разослан « ^ »< 2007

года

Ученый секретарь

Диссертационного Совета Д 212.157.02 к.т.н., доцент

С.А. Цырук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В основных направлениях Энергетической стратегии России на период до 2020 года и Стратегии развития "Казахстан 2030" одним из приоритетных направлений являются повышение эффективности и снижение совокупных затрат на производство и использование энергоресурсов за счет применения энергосберегающих технологий и оборудования. Эффективные режимы работы электротехнологических установок (ЭТУ), которые широко применяются в промышленности, характеризуются высокой производительностью, высоким качеством продукции, минимальным удельным расходом электроэнергии и минимальными потерями энергии в силовом электрооборудовании.

Важным направлением решения проблемы повышения эффективности электролизных и газоразрядных ЭТУ является совершенствование электрического режима работы на основе применения тока сложной формы (ТСФ), т. е. тока полигармонического состава с постоянной составляющей или без нее.

Физические процессы в электролизных и газоразрядных ЭТУ имеют много общего: наличие электродов, физика приэлектродных явлений, воздействие электромагнитного поля на движение заряженных частиц в электролите и плазме, зависимость электрического сопротивления этих установок от рода и частоты электрического тока. Таким образом, исследования и методы воздействия на электрические режимы работы электролизных и газоразрядных установок во многом аналогичны.

Анализ литературы по физике и технике использования переменного тока различных частот и ТСФ в электротехнологии показал их влияние на электрические и технологические параметры установок, в частности установлены частотная зависимость напряжения на ванне в электрохимических системах; снижение приэлектродных падений напряжения в диапазоне низких частот в газоразрядных источниках света (ИС) низкого давления; улучшение структуры осадков и повышение скорости электрохимического осаждения металла; увеличение светоотдачи и срока службы газоразрядных ИС; повышение устойчивости горения дуги и улучшение качества сварных швов при электродуговой сварке; снижение расхода ферросплавов, электродов, уровня шума, объема выбросов пыли в дуговых сталеплавильных печах (ДСП).

Основоположниками использования ТСФ в электрохимических процессах являются такие ученые, как P. Debye, D. Pirón, N. ТЫ, J. Mann, Н. Anqerer, Н. Schenk, K.M. Горбунова, A.A. Сутягина, А.И. Левин и другие. Экспериментальными исследованиями установлено влияние частоты тока на электрическое сопротивление электролита (эффект Дебая-Фалькенгагена). А.Н. Фрумкин, H.A. Костин, A.M. Озеров, А.К. Кривцов, В.А. Хамаев исследовали влияние различных форм тока на приэлектродные процессы. В.И. Черненко и К.И. Литовченко установили связь между величиной концентрационной поляризации и параметрами синусоидального тока однополупериодного выпрямления. М.А. Лошка-рев, Ж.Н. Левитин, исследуя электродную поляризацию при наложении Ьере-^

\Л

менного тока на постоянный, установили зависимость ее значения от плотности тока и частоты. С.С. Стародубровский исследовал в лабораторных условиях влияние пульсирующих токов однополупериодного и двухполупериодного выпрямления на анодные перенапряжения при электролизе алюминия. Процессы активации алюминиевых и магниевых электролитов высоковольтными разрядами рассмотрены в работах Гаджиева С.М.

Влияние тока регулируемой частоты на процессы в электрической дуге и термической плазме исследовали I. Lanqmuir, D. Gabor, L. Tonks, L. Onsaqer, L. Spitzer, B.A. Хрусталев, Ш.А. Бахтаев, Нгуен Куок Ши и другие. Г.Н. Рохлин исследовал влияние частоты на приэлектродные падения напряжения и градиенты напряжения в газоразрядных ИС низкого давления. Г. Меккер изучал динамические характеристики дуги от частоты тока. Вопросы поглощения энергии высокочастотного электромагнитного поля в высокотемпературной плазме рассмотрены в работах Р.З. Сагдеева. Электротехнические и теплофизические характеристики свободно горящей технологической дуги при различных родах тока исследовала А.Н. Миронова. Установлено влияние рода тока на приэлектродные падения напряжения, градиент потенциала, устойчивость горения дуги и химический состав металла. Один из важных выводов экспериментальных исследований - применение ТСФ позволяет решить проблему повышения устойчивости горения дуги.

Обзор литературных источников показал, что большинство известных работ направлено на изучение отдельных стадий процессов в электролизных и газоразрядных ЭТУ. Системного комплексного изучения вопросов использования ТСФ в электролизных и газоразрядных ЭТУ выполнено не было. Отсутствие установленных взаимосвязей между процессами не позволяет получить целостную картину физических явлений при протекании ТСФ в электролитах и плазме (то есть представления о влиянии частоты и гармонического состава ТСФ на процессы в технологическом звене установки).

Широкое применение ТСФ в электролизных и газоразрядных ЭТУ с токами до 250 кА сдерживается отсутствием энергоэффективных источников питания (ИП), позволяющих получать ТСФ для сильноточных процессов. По этой причине, например, метод Дилера, основанный на активации расплавов электролитов высоковольтными импульсами напряжения, до настоящего времени не получил практического применения в мировой практике электролизного производства.

Для разработки ИП с улучшенными характеристиками необходимо знать диапазон эффективно воздействующих частот на процессы в электролитах и плазме, а также регулировочные характеристики. Не получили своего решения вопросы снижения потерь в силовом оборудовании, выпрямителях, кабелях при протекании ТСФ, влияния ТСФ на электрическую сеть, эффективного управления процессами электролиза и плавки в ДСП и др.

Исследования по использованию ТСФ в электролизных и газоразрядных ЭТУ начаты в 80-х годах в Павлодарском индустриальном институте, ныне Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова (ПГУ) под

руководством Ф.К. Бойко, которые затем были продолжены совместно с Московским энергетическим институтом (техническим университетом) - МЭИ.

Актуальность проблемы диссертации подтверждается также выполненными научно-исследовательскими работами в ПГУ: "Разработка экологически чистых и экономичных режимов для ДСП-6" ПО "Павлодарский тракторный завод" (1992-1993 гг.); "Исследование и разработка основ теории резонансных технологических процессов электролиза" (грант по фундаментальной НИР № 297-99 Министерства науки Республики Казахстан 1999 г.); в рамках проекта "Энергосбережение" по договору № 291 Эк-8 (ЗАО "Энергопром", Россия, 2002 г.); а также работой по договору о сотрудничестве между ПГУ и МЭИ (20042006 гг.).

Целью работы является: разработка основ теории процессов в электролизерах и газоразрядных устройствах при протекании тока сложной формы, а также разработка эффективных режимов работы электрооборудования электролизных и газоразрядных электротехнологических установок при питании ТСФ для повышения их энергетических и технологических показателей.

В диссертации поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследование неравновесных процессов в электролитах и плазме, а также в приэлектродных областях при протекании переменного тока регулируемой частоты и тока сложной формы для разработки основных принципов теории электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ;

2. Определение зависимости основных технико-экономических показателей газоразрядных ЭТУ (устойчивость горения дуги, время плавки, удельный расход электроэнергии) от гармонического состава тока сложной формы и определение эффективных режимов работы при питании ТСФ;

3. Определение зависимости основных технико-экономических показателей электролизных ЭТУ (выход металла по току, качество продукции, удельный расход электроэнергии) от гармонического состава тока сложной формы и определение эффективных режимов работы при питании ТСФ;

4. Исследование режимов работы силового электрооборудования (трансформаторов, дросселей насыщения (ДН), выпрямителей) при использовании ТСФ для минимизации электрических потерь;

5. Исследование влияния режимов работы ЭТУ с питанием ТСФ на показатели качества электроэнергии и разработка способов снижения отрицательного влияния нелинейности электролитов и дуги на питающую сеть;

6. Разработка способов и систем управления гармоническим составом и амплитудами гармоник тока сложной формы в системах питания электролизных и газоразрядных установок для достижения эффективных режимов работы ЭТУ.

Методы исследований. Основные результаты диссертационной работы получены в результате применения методов математического анализа (теории решения линейных и нелинейных дифференциальных уравнений), преобразования Фурье, методов математической обработки результатов эксперимента, теории подобия и моделирования, теории электрических цепей, положений ос-

нов электротермии и электроснабжения, методов теории автоматов, элементов булевой алгебры, теории алгоритмов, теории графов.

Научная новизна. Новизна научных результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем:

- экспериментально установлены следующие физические эффекты при питании электролизных и газоразрядных ЭТУ током сложной формы: повышение устойчивости горения дуги; уменьшение потерь энергии в электролите; наличие зависимости приэлектродных падений напряжения и градиентов напряжения в электролите и столбе дуги от частоты тока и гармонического состава ТСФ; наличие экстремумов (минимумов напряжения) в этих зависимостях;

- предложена и подтверждена гипотеза о влиянии резонансных явлений при использовании тока сложной формы на подвижность заряженных частиц в электродах, электролитах и плазме. Установлено, что снижение приэлектрод-ного падения напряжения и градиентов напряжения в электролите и дуге определяется увеличением скорости заряженных частиц при силовом воздействии электрического поля, создаваемого ТСФ, что обусловливает снижение напряжения и потерь энергии в электролизерах и газоразрядных устройствах;

- впервые определен диапазон эффективно воздействующих частот 100 - 1000 Гц на кинетические характеристики заряженных частиц в электролитах и плазме, а также на процессы в приэлектродных областях;

- получены регулировочные функции электролизных и газоразрядных установок для выхода на эффективные режимы работы, которые устанавливают однозначную связь электрических и технологических параметров в зависимости от параметров регулирования источника питания (тока управления дросселя насыщения или угла управления тиристорами);

- предложены и исследованы варианты источников питания ТСФ с постоянной составляющей и без нее для электролизных и газоразрядных установок, в которые входят силовые трансформаторы с регулированием амплитуды вторичного напряжения и замагниченные дроссели насыщения или управляемые выпрямители для плавного регулирования состава ТСФ;

- определены однозначные функциональные связи между режимами работы источников питания ТСФ и параметрами технологического процесса ЭТУ, позволяющие минимизировать потери в силовом оборудовании;

- показана возможность реализации эффективных режимов работы ЭТУ с питанием ТСФ при обеспечении требований ГОСТ на качество электрической энергии в питающей сети, что достигается использованием для питания ЭТУ более низких ступеней РПН трансформатора без снижения их производительности;

- разработаны новые способы и системы автоматического управления технологическими процессами в электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ, основанные на введении дополнительного канала регулирования по спектру частот, что позволяет более эффективно управлять технологическими процессами для улучшения энергетических характеристик ЭТУ.

Практическая значимость работы.

На основе выполненных исследований решены задачи разработки схем электроснабжения (схемы источников питания) электролизных и газоразрядных ЭТУ путем интегрирования традиционных и нетрадиционных режимов работы силового электрооборудования (трансформаторов с РПН и дросселей насыщения) и неуправляемых (или управляемых) выпрямителей в едином агрегате; разработаны способы снижения отрицательного влияния на сеть электролизных и газоразрядных установок с питанием током сложной формы; разработаны основные принципы автоматического управления электролизными ЭТУ и ДСП малой емкости, газоразрядными ИС с питанием ТСФ для достижения заданного гармонического состава и амплитуд гармоник тока, обеспечивающие эффективные режимы работы установок.

Полученные результаты позволяют решать следующие практические задачи:

1. Регулирование спектра частот питающего тока (с требуемым составом и амплитудами гармоник) искажением формы замагниченным дросселем насыщения или управляемым выпрямителем, соответствующим изменением тока управления или угла управления тиристорами, для уменьшения удельного расхода электроэнергии по технологическому процессу электролиза и плавки стали за счет снижения составляющих напряжения на электролизере и дуги (при-электродных падений напряжения и градиентов напряжения в электролитах и плазме), а также регулирование амплитудного значения питающего тока устройством РПН силового трансформатора преобразовательного агрегата и электропечного трансформатора при изменении нагрузки электролизеров или дуговой плавильной печи.

2. Повышение качества продукции и снижение удельного расхода электроэнергии и отрицательного воздействия на экологию (снижение шума, выбросов пыли и др.) в электролизных и газоразрядных ЭТУ при реализации способов регулирования спектра частот и амплитуды питающего тока.

3. Снижение на стороне высокого напряжения силового или злектропеч-ного трансформатора электромагнитных помех, обусловленных нелинейностью характеристик электролитов и электрической дуги, за счет работы трансформатора в новом режиме на более низкой ступени РПН.

4. Повышение достоверности измерения электрических параметров (токов, напряжений, мощностей) при любой форме сигналов для эффективного управления электротехнологическими процессами в электролизных и газоразрядных ЭТУ.

5. Полученные результаты исследований являются основой для совершенствования инженерных методик проектирования электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ.

Теоретические и практические результаты работы использованы в учебном процессе - в лекционном курсе, на практических занятиях, при курсовом проектировании по дисциплине: "Резонансные электротехнологические процессы" для студентов специальности 210440 "Электроснабжение" (по отраслям). Рабочая программа разработана на основании рабочего учебного пла-

на специальности и типового учебного плана ГОСО PK 3.07.196-2001, утверждены ученым советом Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова (2004 г.).

Достоверность научных результатов и выводов диссертационной работы. Теоретические выводы получены с использованием корректных математических методов и подтверждаются экспериментальными исследованиями, проведенных на физических моделях и промышленных электролизных и газоразрядных установках, с использованием современных средств измерений и методик проведения испытаний.

По результатам работы получены акты и протоколы внедрения от организаций и промышленных предприятий России и Казахстана: Павлодарского химического завода (1985, 1986), Балхашского горно-металлургического комбината (1984, 1986, 1988), на ПО "Павлодарский тракторный завод" (1988, 1990, 1991, 1992), в АОО "Монтажник", г. Качканар (1996), в Павлодарском индустриальном институте (1982, 1989), в ОАО "Челябинский электродный завод" (2000); ОАО "Павлодарсоль", Казахстан (1999), в ОДТ ОАО "Казахтеле-ком" (2006), в ТОО "СМ", Казахстан (2006), в ТОО "Резон", Казахстан (2006), в ТОО "Горно-рудная компания Еремейнтау", Казахстан (2006).

Реализация результатов. Полученные в работе результаты исследований приняты к внедрению и использованию "AZ Корпорейшн Казахстан" (Казахстан). На ОАО "Челябинский электродный завод" внедрено оборудование для питания током сложной формы осветительной и силовой нагрузки ремонт-но-металлургического цеха (договор №291 Эк-8/2002 ООО "ЭНЕРГОПРОМ"), в ЦРП-6 завода Балхашского горно-металлургического комбината (Казахстан) внедрено оборудование для питания током сложной формы электролизных установок, в ТОО фирмой "Резон" и в ТОО фирмой "СМ" г. Павлодар (Казахстан) проведены работы по монтажу установок в сетях освещения со снижением электропотребления на 3 - 10%.

Рекомендации к внедрению результатов работы получены от департамента перспективных технологий и департамента топливно-энергетического комплекса (Россия), от министерства энергетики и минеральных ресурсов (Казахстан).

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и обсуждались на международных и республиканских научных конференциях и семинарах: Международной научной конференции "Проблемы энергетики Казахстана" (Алматы, 1994); Научно-технической конференции "Энергосбережение, электропотребление, электрооборудование" (Новосибирск, 1994); Научно-технической конференции "Энергосбережение, электропотребление, электрооборудование" (Новомосковск, 1994); Международной научно-технической конференции "Современное электрооборудование в промышленности и на транспорте" (Москва, 1995); 40 Internationales Wissenschaftliches Kolloquium (Technische Universität Ilmenau, 1995); Федеральной научно-технической конференции "Электроснабжение, энергосбережение, электроремонт" (Москва, 2000); Среднеевропейской научно-технической конфе-

ренции "Компьютерные методы и системы в автоматике и электротехнике" (Польша, Ченстоховский политехнический институт, 2001, 2003, 2005); Интернет-конференции "Энерго- и ресурсосбережение - 21 век" (Орел, 2001); II Международной научно-практической интернет-конференции "Энерго- и ресурсосбережение - XXI век" (Орел, 2004); V Международной конференции "Электротехнические материалы и компоненты" (Алушта, 2004); Workshop Elektroprozesstechnik - Erwärmen und Schmelzen mit elektrothermischen und alternativen Verfahren. Tagungsband (Technische Universität Ilmenau, 2004); International Conference on Research in Electrotechnology and Applied Informatics (Katowice, Poland, 2005); Всероссийском электротехническом конгрессе ВЭЛК-2005 (Москва, 2005); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий" (Екатеринбург, 2006); XI Международной конференции "Электромеханика, электротехнология, электротехнические материалы и компоненты" (Алушта, МЭИ, 2006).

Полностью работа докладывалась в Московском энергетическом институте (техническом университете) на кафедрах Электроснабжения промышленных предприятий (2003) и Физики электротехнических материалов и компонент и автоматизации электротехнологических комплексов (2004, 2006).

Публикации. По результатам работы опубликовано 42 научные работы, в том числе 5 статей в журналах "Промышленная энергетика", "Электротехника", "Вестник МЭИ", "Электрометаллургия", рекомендованных ВАК Российской Федерации для публикаций материалов докторских работ, а также получены 4 патента, свидетельство на интеллектуальную собственность и опубликованы три учебных пособия.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 7 глав и содержит: машинописный текст на 351 страницах, 74 рисунка и 40 таблиц, список литературы из 245 наименований, а также приложения на 99 страницах.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении формулируется актуальность работы, ее цель, решаемые задачи, новизна научных положений, их практическая ценность, обосновывается необходимость исследований неравновесных процессов в электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ для повышения их энергетической и технологической эффективности.

В первой главе рассмотрены физические и технические эффекты при протекании переменного тока в электролите и плазме, а также схемотехнические решения ИП и способы и системы управления (СУ) процессами, которые влияют на сложность оборудования, стоимостные показатели, уровень создаваемых в сети электромагнитных помех, качество получаемого продукта и другие факторы. На основе обзора литературы разработана классификация электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ (рис.1).

Отмечено, что основные положения теоретической электрохимии достаточно полно разработаны для стационарного электролиза, а нестационарные процессы изучались фрагментарно и требуют уточнений для получения полной картины физических процессов при протекании ТСФ в электролите и приэлек-тродных областях.

Классификация ЭТУ с питанием током сложной формы

Электролизные ЭТУ Газоразрядные ЭТУ

Электролиз водных растворов (рассолы ИаС1). Производство хлора (С/), едкого натра (ИаОН) ртутным способом.

Электрический ток в вакууме (дуга в вакуумной печи)

Гидроэлектрометаллургия (водные растворы солей тяжелых цветных металлов). Медная схема (черновые аноды), цинковая схема (инертные аноды), никелевая схема (диафрагменный способ). Электрическая дуга при атмосферном давлении (дуга в ДСП)

Электрическая дуга низкого давления (дуга в разрядном излучателе НД)

Электролиз расплавленных сред щелочных и щелочно-земельных металлов (расплавы электролитов). Технология электроэкстракции алюминия с жидким катодом (А ¡¡Оз+Ма з-41Р6).

Электрическая дуга высокого давления (дуга в разрядном излучателе ВД)

Рис. 1. Классификация электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ

В нестационарных режимах электролиза при изменении частоты тока возможны позитивные электрические эффекты: увеличение электропроводности электролитов (эффект Дебая-Фалькенгагена) и снижение приэлектродных падений напряжения (прианодного и прикатодного). Позитивные технологические эффекты - улучшение структуры и свойств осадков (плотности дислокаций, размеров блоков мозаики, микротвердости, прочности), повышение скорости осаждения металла.

Выполнен анализ характеристик ИП, используемых для нестационарных процессов электролиза. Показано разнообразие ИП по выходной мощности и схемотехническим решениям для слаботочных электрохимических процессов:

гальваностегии; гальванопластики; анодного полирования; размерной электрохимической обработки. Рассмотрены их недостатки.

Существующие способы и СУ процессом электролиза водных растворов в стационарных режимах обеспечивают стабилизацию плотности тока - показателя, определяющего качество металла. При получении металлов электролизом из водных растворов реализуется комбинированное регулирование напряжения: ступенчатое - устройством РПН трансформатора преобразовательного агрегата (ПА), плавное - ДН), или управляемыми вентилями. В установках для электролиза алюминия жесткие ограничения по температурному режиму ванн с расплавами предполагает регулирование сопротивления расплавов при изменении тока нагрузки изменением межплавильного расстояния или сечения анода: для стабилизации мощности. Несовершенство СУ и приборов измерения ведет к увеличению температуры электролизеров (переинтенсификации), росту числа ремонтов. Это также требует совершенствования алгоритмов управления режимами электролиза.

Обзор литературных источников показал, что при использовании тока повышенной частоты или ТСФ для питания газоразрядных ЭТУ достигаются положительные эффекты при изменении частоты тока: повышение устойчивости горения дуги; снижение расхода ферросплавов; электродов; огнеупоров; уровня шума; объемов выбросов в атмосферу (дуговые плавильные печи); увеличение светоотдачи и срока службы (газоразрядные ИС); улучшение качества сварных швов (сварочные дуговые установки).

Проведен анализ вариантов схем электроснабжения дуговых плавильных печей (ДПП). Показано, для питания ДНИ постоянным током используются либо дорогие преобразователи типа ТВТ-9 с фильтросимметрирующими и фильтрокомпенсирующими устройствами, либо источники ТСФ (переменного с искусственной составляющей), предполагающие увеличение числа электродов и изменение конструкции печи. Полигармонические ИП для плазменных установок отличает низкая устойчивость режима при питании напряжениями различных частот.

Снижение влияния на сеть высших гармоник, минимизация электрических потерь, повышение коэффициента мощности - остаются основными задачами совершенствования ИП газоразрядных ЭТУ. Требуют уточнений основные положения теории дугового разряда для неравновесных процессов в плазме и процессов излучения столба разряда при протекании ТСФ.

Анализ способов и СУ процессами плавки в ДПП показал, что перевод печей в режим с питанием ТСФ предполагает усовершенствования программно-технических средств управления.

В результате анализа литературы сформулированы научные и практические задачи, решаемые в диссертационной работе.

Во второй главе представлены теоретические исследования процессов в электролизных и газоразрядных ЭТУ при протекании ТСФ.

Рассмотрены физические процессы взаимодействия электромагнитного поля и заряженных частиц и составлены уравнения динамического равновесия

для движущихся частиц в электролитах, плазме и электродах, позволяющие качественно анализировать эти процессы. Принята гипотеза о явлении резонанса, возникающего при совпадении одной из частот внешней электрической силы с частотой колебаний заряженных частиц в электролитах, плазме и электродах. Уравнение динамического равновесия для заряженной частицы в общем

виде:

Здесь т их- масса и перемещение частицы; (- время; Р/ = - кх- квазиупругая сила; Г2 г(ск/Ж) - сила сопротивления среды, включающая тормозящий эффект, возникающий вследствие электростатического взаимодействия заряженных частиц между собой; к и г - коэффициенты пропорциональности, определяемые, например, свойствами материала; - сила Лоренца, действующая на заряды в столбе разряда при наличии магнитного поля; Р4 - сила, определяющая движение частицы для электролита вследствие разности концентраций (диффузии) или для газового разряда вследствие градиента давления; /<5 = Рт-со5 со^ - внешняя электрическая сила, действующая на заряженную частицу.

Показано, что состав сил, действующих на заряженные частицы в электродах, электролите и плазме различен: в электроде действуют силы Г/, Р2, в электролите преобладают силы Р2, Р5] в столбе дуги - силы Р3, Г4,

В исследованиях приняты следующие допущения:

- классический подход при анализе явления взаимодействия электромагнитного поля и заряженных частиц, позволивший оперировать понятиями перемещение и скорость, подвижность заряженных частиц, электропроводность, сила тока, падение напряжения и градиент напряжения, потери электроэнергии;

- линеаризация гидрометаллургических процессов с температурой нагрева электролита до 90°С;

- возможность представления перемещений заряженных частиц в электролитах, плазме, электродах как совокупность свободных тепловых колебаний (перемещений) х0 и перемещений ха, вызванных внешней электрической силой.

Исследованы кинетика электродных процессов и процессов в приэлек-тродных областях, характер движения заряженных частиц в электролитах. Решение уравнения (1) позволило получить выражения для амплитуд вынужденных колебаний (2) и перемещений заряженных частиц (3) в установившемся режиме:

ш

(1)

Рт/т

(2)

Явление резонанса в электродах и электролите, возникает при совпадении одной из собственных частот колебаний заряженных частиц вещества с частотой внешней электрической силы и проявляется в увеличении амплитуды колебаний заряженных частиц. По изменению динамического коэффициента I Хап I /<5й можно судить об увеличении амплитуды колебаний частиц при регулировании частоты сор внешней электрической силы по сравнению со статическим отклонением (рис.2).

На основе анализа соотношения сил, действующих на заряженные частицы при регулировании частоты внешней электрической силы, установлено, при совпадении частот а>г и соа сила инерции уравновешивается силой упругости, внешняя электрическая сила оказывается неуравновешенной. Для ее уравновешивания требуется большая подвижность заряженных частиц. В этом режиме значение внешней электрической силы минимально.

Исследована структура приэлектродных областей в электролизерах, где заряженные частицы разных знаков образуют двойной электрический слой (ДЭС). Исследованиями установлено, что ДЭС эффективно влияет на значения приэлектродных падений напряжения на низких частотах.

Л'от'.^я

Рис. 2. Зависимость динамического коэффициента I хат 115ц от соотношения частот сор/юо

Исследованиями доказано, что воздействие электромагнитного поля на заряженные частицы в электролитах увеличивает их подвижность, обусловливает рост электропроводности в нестационарных режимах, снижение градиентов напряжения и потерь энергии на нагрев. С учетом выражений (2) и (3) построены теоретические зависимости напряжения в электролите от частоты. Наличие экстремумов в указанных кривых свидетельствует, что напряжение на электролизере может быть использовано в качестве параметра оптимизации для выбора эффективного режима электролизных ЭТУ.

Оценочные расчеты для электролитов показали, что для характерных значений массы гидратированных заряженных частиц оптимальные частоты составляют несколько сот герц. В расчетах учитывали, что постоянная Фарадея равна F = 96500 кул/моль; число Авогадро - МА = 6,023-10ь; валентность (на-

пример, для меди -2 = 2), скорости ионов (имеют тот же порядок, что и их активности) - 10'6 м/с, напряжение на электролизере - 0,3 В, а расстояние между электродами - I = 0,055 м; частота вынуждающей силы 10 Гц - 20 кГц. Режимные параметры электролиза (температуру, концентрацию раствора) учитываются коэффициентом (5 = г / 2т. Значение коэффициента г определялось по формуле Стокса

г = 6ТГЯТ], (4)

где Я - радиус заряженной частицы (зависит от природы растворителя, температуры и концентрации); т] - вязкость раствора.

Для условия резонанса принято 7 = 0, сЬсо / Л = 0. Выражение (3) представлено в виде

„ и ^ „В кг-м

Здесь Р =— 2---п - амплитуда внешней силы, — • кул = ——;

/ м с

тг=т-г- масса гидратированной частицы в электролитах, кг.

После подстановки численных значений получено значение еь = 600 с'1, т.е./с» 102Гц. При числе атомов в гидратированной частице п ~ 103 - 107 порядок собственной резонансной частоты равен/0= 103 - 105 Гц. Полученный интервал значений эффективно воздействующих гармоник (частот собственных колебаний заряженных частиц) в электролитах составил 100 - 1000 Гц, что совпадает с оценками других авторов для электролитической поляризации.

Таким образом, возможно уменьшение электрических и тепловых потерь в электролизных установках при использовании ТСФ с эффективно воздействующими гармониками в диапазоне частот 100 - 1000 Гц, за счет снижения призлектродных падений напряжения, градиентов напряжения, а также температуры нагрева электролитов.

Исследовано воздействие электромагнитного поля на процессы в электродах и плазме (электрической дуге) газоразрядных установок. Получено выражение для смещения заряженных частиц под воздействием ударной нагрузки в виде совокупности элементарных импульсов. Регулирование (повышение) частоты тока обусловливает усиление эмиссионных процессов.

Исследовано изменение градиента напряжения в столбе дуги. При заданном значении тока дуги 1д градиент напряжения определяется электропроводностью плазмы

I п

Е = (6)

сг-5

Здесь а = Ье - электропроводность плазмы; е - заряд электрона; Ме, Ье - концентрация и подвижность электронов в плазме, является функцией частоты; Е = тс-К1 - сечение и радиус столба дуги. Увеличение подвижности Ъе заряженных частиц в плазме при регулировании частоты и амплитуды питающе-

го напряжения обусловливает рост электропроводности и снижение градиента напряжения в столбе дуги и напряжения дуги. Построены теоретические зависимости напряжения на дуге от частоты, которые имеют экстремум. Функция имеет экстремум при изменении частоты. Показано, что напряжение на дуге может быть использовано в качестве параметра оптимизации для выбора эффективного режима газоразрядных ЭТУ.

Исследованы процессы излучения электрической дуги, стабилизированной стенками разрядной трубки. По утверждениям Г.Н. Рохлина, на границе столба дуги возникает ДЭС из-за нарушения квазинейтральности плазмы, который влияет на выход излучения. В данной работе доказано, что поляризация граничных участков плазмы зависит от частоты и осцилляции заряженных частиц в ДЭС приводят к излучению волн поля. Если заряженные частицы колеблются в фазе, а расстояние между ними мало, то возникает максимум в направлении перпендикулярном линии, на которой расположены осцилляторы. Интенсивность излучения волн определяется количеством осцилляторов п и частотным соотношением сог/щ.

Рассмотрено влияние частоты тока на вид функции распределения заряженных частиц по скоростям в неравновесной плазме. Исследованиями установлено, что, если частота собственных колебаний заряженных частиц в плазме а>о заметно отличается от частоты внешней электрической силы со? , то устанавливается равновесное распределение частиц по скоростям. При совпадении частот сор и а>0 распределение частиц по скоростям неравновесное, что влияет на подвижность и число заряженных частиц в плазме, обладающих большими скоростями.

Выполнена оценка частоты эффективно воздействующих гармоник на подвижность заряженных частиц в электродах и плазме. Из уравнения динамического равновесия для заряженных частиц в плазме определяется частота колебаний электронов в плазме

т.е., чем меньше плотность плазмы щ, тем меньше частота колебаний заряженных частиц. Для равновесной плазмы значение электронной плотности обычно принимают равным и0= Ю18м "3, что соответствует частоте сой ~ Ю^радс"1.

Для получения из формулы (7) численных оценок эффективно воздействующих частот для неравновесной плазмы в ДСП с питанием ТСФ необходимо знать значения плотности диффузной плазмы.

Показано, что плотность плазмы может изменяться за счет увеличения давления внутри плазмы^за счет изменения подвижности заряженных частиц. Изменение плотности (диффузности) плазмы определяется изменением коэффициента диффузии £>, Его значение зависит от среднего квадратичного смещения заряженных частиц в плазме за одну секунду

/>*(Дх)\ (8)

Подставляя выражение для амплитуды смещения заряженных частиц от частоты в формулу (8), получим увеличение диффузности плазмы при изменении частотного соотношения еор/соо. При резонансе в условиях совпадения частот сорной увеличивается подвижность заряженных частиц в плазме. Это сопровождается увеличением коэффициента диффузии, давления внутри плазмы и расширением зоны, занимаемой плазмой, при снижений плотности плазмы. При уменьшении щ уменьшается порядок частоты со о до значения 107- 105 Гц.

Поскольку в плазме имеет место дисперсия частоты плазменных колебаний из-за термического эффекта Доплера под действием ударного уширения, более чем в сто раз увеличивающего ширину линии излучения по сравнению с постоянной естественного затухания, то разумно говорить о низкочастотных колебаниях в плазме (порядка 103 Гц), установленных экспериментально Лен-гмюром и Тонксом.

Расширение границ плазмы (электрической дуги) установлено экспериментально в ДСП малой емкости с питанием ТСФ, аналогично расширению границ плазмы (диффузия в плазме) в магнитном поле или при изменении давления в вакуумных дуговых печах.

Исследованы акустические эффекты в ЭТУ с ТСФ. Показано, шумовые загрязнения (до 130 дБ) зависят от частоты колебаний заряженных частиц в приэлектродных областях и пинч-эффекта в столбе дуги. Доказано, при регулировании частоты (спектра частот) может быть достигнуто снижение шума.

Исследованиями установлено, что с учетом изменений состава сырья, технологии процесса, анизотропии, дефектов кристаллической решетки электродов для реализации явления резонанса в электролизных и газоразрядных ЭТУ целесообразно вместо моночастоты использовать полигармонические колебания заряженных частиц, т.е. ток сложной формы с эффективно воздействующими частотами в диапазоне 100 - 1000 Гц. Если выражение для внешней силы содержит спектр частот (используется ТСФ), то выражение для полигармонических колебаний имеет вид

V - 1 У' Р«п' С08(иаУ' ~ Рп ~ пд>)

а ¿-I I--1--л-7 '

-("%) ) +4р\псаР)1

где <р„ = ап^ г \ со0 ~{паР)

Также установлено, что в качестве параметра оптимизации в электролизных и газоразрядных ЭТУ может быть выбрано напряжение на ванне или напряжение на дуге для выбора эффективного режима работы установок.

В третьей главе рассмотрены результаты исследований на модели дуговых плавильных печей и установках, работающих на принципе излучения газового разряда высокого и низкого давлений, опытно-промышленных испытаний на ДПП малой емкости с питанием ТСФ с постоянной составляющей и без нее.

На физической модели дуговой печи - двухэлектродной ДПП емкостью 0,25 тонн в сталелитейном цехе (СЛЦ-2) ОАО "Павлодартрактор" г. Павлодара (Казахстан) с питанием ТСФ проведено четыре серии экспериментов.

Выполнен анализ факторов, влияющих на функции цели - напряжение дуги и удельный расход электроэнергии. Выделены три контролируемых независимых фактора: частота тока, расстояние между электродом и металлом, ток дуги. Эксперименты проведены с учетом положений теории планирования экспериментов. Исследования выполнены для режимов без плавления и с плавлением при токе 700 - 800 А. Используемые ИП - автотрансформатор, автотрансформатор с выпрямительным блоком на тиристорах или диодах с ДН, генератор стандартных синусоидальных сигналов с усилителем (питание током регулируемой частоты).

В первой серии исследовали электрические процессы в дуге (приэлек-тродные падения напряжения, градиенты напряжения в столбе дуги) при изменении частоты в диапазоне 20 Гц - 20 кГц для выявления эффективно воздействующих частот на значения напряжения дуги (приэлектродные падения напряжения и градиент напряжения в столбе дуги) для выбора эффективного схемотехнического решения ИП печи. Ток дуги поддерживали постоянным. Реализован пассивный эксперимент без плавления с повторением опыта не менее шести раз с репликацией опытов. Экспериментальные данные обработаны с применением теории вероятности и математической статистики. Проверено предположение о возможности аппроксимации эмпирического распределения законом нормального распределения. Проверка согласованности теоретического и экспериментального распределения напряжения дуги проводилась по критерию Пирсона. Определены доверительные интервалы напряжения дуги при заданном токе дуги. Получены уравнения регрессии для зависимости напряжения дуги от частоты. Коэффициенты уравнения при нормальном законе распределения случайных величин оценивали по методу наименьших квадратов. На основе расчетов для напряжения дуги принята квадратичная модель. Для зависимости напряжения дуги от частоты при токе 50 А получена математическая модель:

ид =36,99 + 0,875/2. (10)

Проверка воспроизводимости эксперимента, представляющая собой проверку выполнения второй предпосылки регрессионного анализа об однородности выборочных дисперсий, при одинаковом числе повторений каждого из опытов, осуществлялась с помощью критерия Кохрена. Гипотеза об адекватности результатов эксперимента значениям, найденным по уравнению регрессии, проверялась с использованием критерия Фишера.

Во второй серии получены регулировочные характеристики электрической дуги (зависимости критерия оптимизации в функции параметра регулирования) на основе выбранного схемотехнического решения ИП (с замагничен-ными дросселями насыщения или управляемыми выпрямителями). ТСФ получали искажением формы питающего напряжения изменением угла управления

тиристорами, либо тока управления ДН. В пассивном эксперименте реализованы опыты без плавления. Длину дуги поддерживали неизменной. Например, для зависимости напряжения дуги от тока управления ДН при эффективном значении тока дуги 50А математическая модель имеет вид

?7д = 32,88 - 0,175/у + 0,492/у. (11)

В третьей серии исследован характер изменения составляющих ТСФ (переменной и постоянной) в функции параметра регулирования (угла открытия тиристоров). Опыты выполнены без плавления в печи. В четвертой серии исследовано влияние установившихся электрических режимов модели печи с питанием ТСФ (с постоянной составляющей и без нее) на технико-экономические показатели процесса плавки. Опыты проведены с плавлением различных марок стали, чугуна и бронзы в сравнении трех режимов, при питании печи от источника синусоидального напряжения, при питании постоянным током от неуправляемого выпрямителя (плюс на подовом электроде), и нового - при питании ТСФ. В первом и втором режимах реализована технология плавки как и в традиционной ДПП. Для измерения эффективных значений токов и напряжений сложной формы использовали контрольно-измерительные приборы различных систем.

Результаты исследований на модели ДГШ:

- Выявлены значения гармоник эффективно воздействующих на процессы в электрической дуге - 100 - 200 Гц. На рис. 3 дана зависимость напряжения дуги от частоты при токе дуги 50 А. Установлено снижение напряжения с 50 В до 33 В, при этом изменяются абсолютные значения напряжения, а минимум соответствует указанному диапазону частот. Это совпадает с выводами других авторов. Показано, в ДПП необходим источник, генерирующий гармоники в диапазоне низких частот.

- Получены регулировочные характеристики. На рис. 4 даны зависимости напряжения дуги при постоянном значении тока дуги (/д7 = 50 А) от параметра регулирования - угла управления тиристорами а, то есть от частотного состава гармоник ТСФ. Оптимальный диапазон а = 40° - 50°, при котором напряжение на дуге (сумма напряжений на столбе дуги и приэлектродных) имеет минимальное значение. С увеличением эффективного значения тока дуги абсолютные значения напряжения дуги возрастают, а характер частотной зависимости остается неизменным. Регулировочная характеристика при использовании ДН имеет экстремум при изменении тока управления.

- Установлено, что наличие и значение постоянной составляющей тока влияет на устойчивость горения дуги, а ее характеристики дуги зависят от спектрального состава ТСФ, в котором присутствуют гармоники порядка 102 - 103 Гц. При постоянном эффективном значении переменной составляющей напряжения дуги ее форма изменялась (рис.5).

- Выявлено положительное влияние ТСФ на технико-экономические показатели процесса плавки. При плавке стали марки 60Л в новом режиме удель-

ный расход электроэнергии снизился на 30 %, уровень шума - от 120 дБ до §9 -95 дБ, а выбросы пыли — с 7,5 г/м3 до 3 г/м\

и „.в

г Г,3

50 45 40 35 .10 0

1 1

\

/

/ 1

> У

50 100 150 200 250 />П)

Рис. 3. Зависимость напряжения на дуге от частоты тока

15 30 4Î 60 7? 90 а.Трал Рис. 4. Зависимость напряжения Fia дуге от угла управления тиристорами

- При работе на постоянном токе (второй режим) было достигнуто устойчивое горение дуги, снижение расхода электродов и уровня шума. Удельный расход электроэнергии, ко сравнению с обычным режимом, не изменился и составил 1180 кВт-ч/т.

- Установлена необходимость совершенствования общеизвестных методик оптимизации режимов традиционных дуговых плавильных печей для получения энергетических эффектов при переводе на постоянный тох, поэтому опытно-промышленные испытания ДПП проведены в сравнении показателей плавок двух режимов: обычного - при питании током промышленной частоты и нового - при питании ТСФ.

200

100

.r.TWg*- № DL : Amps : ■ ■ .

Î .....

1 :

и ■..........

з к V

111 LLL

i I

----„.. .. _ .

. - в 5 а\ к -в

■Пте(гоя) ■ "

Рис. 5. Окно осциллограммы мгновенных значений тока в новом режиме работы плавильной печи

Кроме того, выполнены исследования на дуговых лампах, которые также показали, что приэлектродные падения напряжения, градиенты напряжения в столбе дуги зависят от частоты (спектрального состава ТСФ). При этом применялся ТСФ без постоянной составляющей, что позволило снизить напряжение дуги на 30%.

Опытно-промышленные испытания выполнены в сталелитейных и ремонтно-литейных цехах на ДПП малой емкости 0,5 тонн и 6 тонн для фасонного литья прямого и косвенного нагрева (табл. 1) на ПО "Павлодарский тракторный завод" (Казахстан) и в АОО "Монтажник", г. Качканар (Россия).

Таблица 1

Основные параметры исследуемых ДСП

Тип Способ нагрева Емкость, т Число фаз Тип электропечного трансформатора Выплавляемый металл

МДК-0,5 косвенный 0,5 1 ЭПОМ-175/Ю Бронза

ДС-5МТ прямой 6,0 3 ЭТМПК-4200/10 Сталь, чугун

ДСП-6 прямой 6,0 3 ЭТДЦПК-6300/10 Сталь, чугун

В каждой печи проведена серия плавок в режимах с использованием питания синусоидальным напряжением 50 Гц (обычный режим), и с питанием ТСФ (новый режим). На рис. 6а, б показаны соответственно схемы электроснабжения ДПП типа МДК-0,5 в обычном и новом режимах работы.

Технология плавки черных металлов включала период расплавления и металлургический период. Для обработки расплавов использовали стандартные шлаки АНФ-], АНФ-6, АНФ-35 и др. (при плавлении бронзы применялись шлаковые системы, основу которых составляют бораты: бура А1а1Ва,01ЛШ20 и борная кислота Н^ВОъ). Отбор проб производили для контроля степени де-сульфурации и дефосфорации жидкого металла, содержания газов, усвоения легирующих добавок, температуры металла, а также содержания примесей цветных металлов и стойкости футеровки. Окислительную способность шлака и металла косвенно оценивали по изменению расхода ферросплавов за плавку. По балансу металла отслеживали изменения в технологическом процессе: выход годного металла; брак продукции; угар и др.

В новом режиме отмечено устойчивое горение дуги, снижение напряжения на дуге, удельного расхода электроэнергии и расхода электродов, повышение коэффициента мощности. В табл. 2 приведены показатели работы печи ДСП-6 (электрические параметры для периода расплавления). Одновременно с сокращением времени плавки, увеличением коэффициента мощности и снижением расхода электродов уменьшились также уровень шума со 130 - 121 до 85 -75 дБ и объем выбросов пыли с 69,5 кг/ч до 7,5 - 15 кг/ч. Степень десульфура-ции и дефосфорации металла возросла до 90 - 95 %. Снизилось содержание примесей цветных металлов, на 5 - 10 % увеличился выход годного металла. На

10 % снизился расход огнеупоров. Печь во все периоды плавки работала на одной (девятой) ступени РПН, тогда как в обычном режиме производилось до четырех переключений.

Повышение качества продукции и выхода годного металла обусловлено при использовании ТСФ изменением содержания закиси железа в шлаке и повышении основности шлака. Изменение расхода ферросплавов за плавку и содержания легирующих добавок в готовой продукции позволили сделать вывод о влиянии ТСФ на окислительную способность шлака по отношению к легирующим добавкам (на переход легирующих элементов из металлической в шлаковую фазу). При увеличении диаметра диффузной дуги снизилась плотность собственного излучения дуги, износ футеровки печи и расход огнеупоров.

Установлено, что в дуговых ЭТУ с питанием ТСФ при регулировании спектра частот питающего напряжения ДН или тиристорными блоками, в сочетании со снижением вторичного напряжения электропечного трансформатора, обеспечивается работа установок в рациональном режиме при устойчивом горении дуг и уменьшении напряжения на дуге, повышения коэффициента мощности. Использование ТСФ позволяет регулировать мощность ДПП и влиять на качество выплавляемого металла. Установлено, что параметром оптимизации является напряжение на дуге - функция имеет экстремум в диапазоне частот 100 - 1000 Гц. Получены регулировочные функции газоразрядных установок для выхода на эффективные режимы работы, которые устанавливают однозначную связь электрических и технологических параметров в функции пара-

4 ^

6)

Рис.6. Схемы питания ДПП током промышленной частоты Са") и ТСФС61

метров регулирования (тока управления замагниченного дросселя насыщения или угла управления тиристорами). Экспериментально установлено, для управления ДПП необходимо ввести дополнительный канал регулирования по частоте тока. Разработаны два варианта схем электроснабжения ДПП малой емкости.

Таблица 2

Показатели работы печи ДСП-6

Показатель Питание

Синусоидальное напряжение ТСФ

Ток дуги, кА [_ 10,0-11,0 9,5 - 10,0

Напряжение на дуге, В 200-250 120-160

Коэффициент мощности 0,81 0,93

Расход электродов за плавку, кг 10 2-6

Продолжительность плавки, ч 3,15-3,35 2,95 - 3,05

В четвертой главе рассмотрены результаты исследований на моделях электролизеров и опытно-промышленных испытаний электролизных ЭТУ с питанием ТСФ.

На физической модели электролизера проведено четыре серии экспериментов. Выполнен анализ факторов, влияющих на функции цели - напряжение дуги и удельный расход электроэнергии. Выделены четыре контролируемых независимых фактора: частота; температура; плотность тока; концентрация электролита. Исследования выполнены для трех характерных технологических схем электролиза тяжелых цветных металлов: медной, никелевой и цинковой. Используемые источники: генератор стандартных синусоидальных сигналов с усилителем (ток регулируемой частоты); компенсационная схема установки ЫЗ-1 для измерения приэлектродных падений напряжения и градиентов напряжения в электролитах; автотрансформатор с выпрямительным блоком на тиристорах или диодах с ДН.

Методика проведения экспериментов. В первой серии исследованы зависимости падения напряжения в электролите от частоты тока в диапазоне 20 Гц - 20 кГц для указанных растворов солей металлов для выявления диапазона эффективно воздействующих частот на значения напряжения на зажимах электролизера (приэлектродные падения напряжения и градиент напряжения в электролитах) для выбора эффективного схемотехнического решения ИП электролизеров. Плотность тока и температуру поддерживали постоянными. Реализован пассивный эксперимент. Обработку экспериментальных данных выполняли с применением теории вероятности и математической статистики. Для исследуемых растворов получены уравнения регрессии - зависимости падения напряжения электролизера от частоты тока. В качестве примера даны матема-

тические модели для водного раствора соли меди при токе 2А и температуре 60°С

и = 0,1705 - 0,0652/ + 0,0264/2, (12)

для водного раствора соли цинка при токе ЗА и температуре 30°С

гУ = 0,7588-0,0471/+ 0,0920/% (13)

для водного раствора соли никеля при токе 4,5 А и температуре 44°С

и = 0,6715-0,1447/ + 0,0667/\ (14)

Коэффициенты уравнения регрессии оценивали по методу наименьших квадратов. Однородность дисперсий проверена по критерию Кохрена. Адекватность квадратичной модели результатам эксперимента оценивали по критерию Фишера. Полученные зависимости позволили более наглядно выявить, что зависимость напряжения в электролите от частоты имеет экстремум.

Во второй серии исследовано изменение приэлектродных падений напряжения и рост потенциала в межэлектродном промежутке компенсационным методом от угла управления тиристорами для получения регулировочных характеристик (т.е. зависимости критерия оптимизации - потерь электроэнергии в функции параметра регулирования) на основе выбранного схемотехнического решения ИП. В третьей серии исследован характер изменения составляющих ТСФ (переменной и постоянной) в функции параметра регулирования - угла управления тиристорами, либо тока управления ДН. В четвертой серии исследовано влияние установившихся электрических режимов модели электролизера с питанием ТСФ (с постоянной составляющей) на технико-экономические показатели процесса электролиза.

В результате исследований установлено снижение падения напряжения в электролите при постоянной плотности тока с изменением частоты, за счет изменения электропроводности электролитов. Установлены минимумы падений напряжения в электролитах для водных растворов солей металлов в следующих диапазонах частот: 500 - 600 Гц (медь) при плотности тока 140 А/м2 и температуре раствора 60°С, 300 - 400 Гц (никель), и 800 - 900 Гц (цинк) при плотностях тока 310 А/м2 и температурах растворов 44°С. Исследованиями подтверждено влияние температуры, плотности тока, концентрации раствора на электропроводность электролита. С повышением температуры минимум падения напряжения в электролите смещался в область меньших частот. При увеличении плотности тока значения напряжения возрастали. С повышением концентрации при неизменных значениях температуры, плотности тока, частоте отмечено снижение напряжение в электролите.

При регулировании частоты появляется возможность управлять электропотреблением процесса электролиза. Сделан вывод о целесообразности использования ТСФ (спектра гармоник тока), учитывая неустановившееся распределение (энергий) скоростей заряженных частиц в электролите при нестационарных электрических режимах, тепловое движение частиц в электролите,

различные составы электролитов и др. Показано, что и в электролизных ЭТУ технически эффективнее получать ТСФ искажением формы питающего тока. В качестве ИП предложены управляемые тиристорные блоки или ДН с выпрямителями или без них, позволяющие получать ТСФ с эффективно воздействующими частотами 100 - 1000 Гц при искажении формы тока изменением угла управления тиристорами или тока управления ДН. Во второй серии опытов получены регулировочные характеристики. Установлено изменение приэлек-тродных падений напряжения в функции параметра регулирования - угла открытия тиристоров а. На рис. 7 даны зависимости прикатодного падения напряжения в функции а для водного раствора соли меди при температуре 50°С и при разной плотности тока. Отмечено снижение прикатодного падения напряжения с 0,4 до 0,14 В при изменении угла а. Установлено линейное возрастание потенциала в межэлектродном промежутке электролизера при увеличении расстояния до электрода. На рис. 8 проведены зависимости <р = f(x) для водного раствора соли меди при плотности тока ЮОА/м2 и различных углах а. Зависимость <р = f(x) имеет минимум при а = 45° во всем диапазоне изменения параметра х. Это свидетельствует об увеличении электропроводности электролитов при регулировании спектра частот тока.

В модельных экспериментах получены позитивные технологические эффекты, например, по медной схеме: увеличение выхода металла по току до 147 % , снижение удельного расхода электроэнергии в 1,5-2 раза и напряжения на ванне с 0,50 до 0,22 В.

<р, в

50 а, град

Рис. 7. Прикатодное падение напряжения в функции угла управления тиристорами а и плотности тока для водного раствора соли меди (температура 50°С)

1,0 0.9 0,8 0,7 0,6 0.5 0,4 0,3

0.2 0

а=0 100, Ум2

V- nJ

а= 45

10 12 14 16 Л'-СМ

Рис. 8. Распределение потенциала в электролите в функции расстояния и угла управления тиристорами а

На рис. 9 показан спектр гармоник питающего напряжения при рафинировании меди при питании модели электролизера от выпрямительного блока, собранного по трехфазной мостовой схеме выпрямления, с управляемым за-

магниченным дросселем насыщения. Ток ванны поддерживали 50 А. Временная реализация для всех опытов составила 6 ч. Выход металла в опытах составил 200 - 260 г, а расход электроэнергии соответственно 16,34 - 5,09 кВт-ч. Доказана возможность плавного регулирования спектрального состава тока за-магниченным дросселем насыщения для исключения коммутационных перенапряжений в электролизных ЭТУ по сравнению с методом Дилера. Исследованиями установлено, что изменение амплитуд гармоник в спектре влияет на технологические показатели процесса (выход металла по току).

Установлено изменение химического состава электролита и повышение скорости осаждения металла при использовании ТСФ. При электролизе водных растворов соли меди при температуре электролита 45° С и токе ванны 1 А скорость отложения меди на катоде в обычном режиме - 7,7 мкм/ч, а при угле управления тиристорами равном 90 эл. град. - 15,5 мкм/ч. Спектральный анализ катодной меди соответствовал требованиям ГОСТ. Рентгеновским дифрак-тометром УРС-50 определено остаточное напряжение в осадках меди (35 мкм), которое при плотности тока 240 А/м2 и угле управления тиристорами 15 и 0 эл. град, составило, соответственно, 100 МПа и 170 МПа.

Исследовано тепловыделение в электролизере при протекании ТСФ. Регулирование формы напряжения позволило снизить температуру нагрева электролита (тепловой эффект) с 60° до 30° при сохранении высокого выхода по току (до 5,86 г). Это свидетельствует о снижении сопротивления электролита и потерь энергии на нагрев электролита.

Опытно-промышленные испытания проведены на Балхашском горнометаллургическом комбинате, Усть-Каменогорском свинцово-цинковом комбинате, Жезказганском медном заводе, Павлодарском алюминиевом, химическом и тракторном заводах (Казахстан), Волгоградском и Красноярском алюминиевых заводах, Волгоградском ВПО "Каустик" (Россия) для процессов электрорафинирования тяжелых цветных металлов по медной, никелевой, схемам; электроэкстракции цинка и алюминия; получения хлора и едкого натра (каустической соды) на отдельных электролизерах и сериях электролизеров -последовательно включенных 20 - 40 ванн (табл. 3).

Выполнено две серии экспериментов.

Первая серия экспериментов проведена для выявления эффективно воздействующих частот на электропроводность электролитов (приэлектродные падения напряжения и градиенты напряжения в электролитах) для выбора эффективного схемотехнического решения ИП (питание промышленной ванны осуществлялось от генератора стандартных синусоидальных сигналов).

Установлено изменение сопротивления рассола от частоты питающего тока. Минимум соответствовал частоте 500 - 600 Гц. Для криолит-глиноземного электролита минимум сопротивления расплава (0,107 Ом против 0,053 Ом) соответствовал частоте 300 - 400 Гц (рис. 10). Падение напряжения на ванне при частоте 50 Гц составило 4,563 В. Исследованиями подтверждено, что в расплавах, представляющих смесь солей, снижение сопротивления значительнее, чем в водных растворах.

На рис. 11 показана схема электроснабжения промышленных электролизеров Э1 - Эн Для процессов электролиза тяжелых цветных металлов в режиме с питанием ТСФ от замагниченных дросселей насыщения ДН| и ДН2 и неуправляемых выпрямителей БВ! и БВ2.

Таблица 3

Параметры исследуемых промышленных электролизеров

Технологическая схема (процесс) Способ получения/ продукция Катодная плотность тока, А/м2/ напряжение на ванне, В Температура электролита, °С Тип агрегата и схема

Медная Рафинирование/ Марки МО, М1, М2, (180- 700)/ (0,25 - 0,40) 55-60 ВАКВ (ВАКД)/ Агрегат на серию

Никелевая Рафинирование диафрагменкьгм способом/ Марки НО, Н1,Н2, (150 -350)/ (2,5 - 4,0) 55-60 ВАКВ (ВАКД)/ Агрегат на серию

Цинковая Электроэкстракция без диафрагм/ Марки ЦО, Ц1 , Ц2, (от 98 до 99,9% 2п) (350 - 1000)/ (3,5 - 4,5 ) 35-40 ВАКВ (ВАКД)/ Агрегат на серию

Производство хлора и едкого натра Ртутный способ электролиза/ Жидкий каустик марки А, хлор (700 - 1200)/ 3,6 80-90 ВАКВ (ВАКД)/ Параллельная работа агрегатов

Производство алюминия Электроэкстракция/ Алюминий марки А8, А7 (7000 - 20000)/ (4,2-4,5) 950- 970 ВАКВ (ВАКД)/ Параллельная работа агрегатов

Кэл.Ом

Vv i'l 1.0

0,9

0,8

0,7

0,6

0,J

0,4

0,3

0,2

0,1

0

3 4

Рис. 9. Спектр гармонических составляющих напряжения (режим 4 - раствор соли меди, при токе управления дросселя 0,8 о. е.)

S 9 10 11 12 13 v

100 200 300 400 ?00 600 700 /,Гц

Рнс. 10. Сопротивление электролита от частоты для промышленного электролизера Э555 (расплав - окись алюминия с криолитом, температура 960°С, ток 2 А)

Рис.11. Схема электроснабжения промышленных электролизеров с питанием ТСФ

В качестве примера в таблице 4 даны результаты исследований в электролизном цехе по производству хлора и каустической соды (г. Павлодар).

Таблица 4

Режим работы Ступень РПН Ток сети, А Напряжение сети, кВ Ток ванны, кА Количество ванн Коэффициент мощности

Обычный 15 108 35 25 44 0,8

Новый 14 105 35 25 44 0,84

Обычный 14 81 35 18 41 0,8

Новый 13 75 35 18 41 0,85

По результатам испытаний на других заводах России и Казахстана получены позитивные технические и технологические эффекты: снижение удельного расхода электроэнергии и температуры нагрева электролита в новом режиме; улучшение структуры и свойств осадков (плотности дислокаций, микротвердости и прочности); повышения скорости осаждения металла (так, по медному производству вес нарощенной меди составил 343 кг против 339 кг для обычного режима).

Экспериментально подтверждено, что в электролизных ЭТУ с питанием ТСФ за счет регулирования спектра частот питающего напряжения ДН или управляемыми выпрямителями, в сочетании со снижением вторичного напряжения трансформатора Г1А, обеспечивается работа в рациональном режиме,

соответствующего снижению напряжения на ванне, за счет уменьшения при-электродных падений напряжения и градиента напряжения в электролите. Снижаются потери энергии на нагрев электролита.

Установлено, что в электролизных установках параметром оптимизации является напряжение на электролизере - функция проходит через минимум в диапазоне частот 100 - 1000 Гц. Это совпадает с результатами теоретических выводов. Получены регулировочные функции электролизных установок для выхода на эффективные режимы работы, которые устанавливают однозначную связь электрических и технологических параметров в функции параметров регулирования (тока управления замагниченного дросселя насыщения или угла управления тиристорами). Для управления электролизными установками предлагается введение дополнительного канала регулирования по частоте тока.

В пятой главе рассмотрены проблемы измерения ТСФ и работа силового электрооборудования при протекании тока сложной формы. Показано, что большинство средств измерений рассчитаны на измерение действующих значений тока и напряжения синусоидальной формы. Для измерения действующих значений электрических сигналов различной формы необходимы приборы, измеряющие истинные действующие значения негармонических сигналов, поскольку приборы, для измерения среднеквадратичных значений тока и напряжения синусоидальной формы, при измерении негармонических сигналов могут давать ошибку до 40 %. Путь решения проблемы - применение микропроцессорных систем управления, позволяющих диагностировать режимные параметры ЭТУ.

Исследованы потери мощности и электроэнергии в силовом электрооборудовании, шинопроводах, выпрямительных блоках ЭТУ с питанием ТСФ. Объекты исследования: агрегаты ВАКВ2-25000/450, ВАКВ2-12500/450, ВАКД-12500/450, САПТ-1-12500/450-Т-Э-У4, а также электропечные трансформаторы (ЭТДЦПК-6300/10-72, ЭТЦПК-6300/10-72).

Известно, что потери в трансформаторе зависят от мощности, режима работы трансформатора и значения тока холостого хода. С появлением высших гармоник потери возрастают. В ДПП сопротивления трансформатора, короткой сети в разные периоды плавки изменяются из-за нелинейности токоподвода. Для исследования влияния ТСФ на потери мощности и энергии в элементах оборудования ИП выполнена серия экспериментов.

Отмечено, что в ЭТУ с питанием ТСФ изменились функции силового оборудования: ДН используются для искажения формы напряжения, а трансформаторы с РПН — для регулирования его амплитуды. Для гидрометаллургических процессов характерна работа одиночных агрегатов на каждую электролизную серию. Аналогично для каждой ДСП используются одиночные электропечные трансформаторы. При производстве алюминия, хлора и каустической соды ПА (трансформаторы) включены на параллельную работу на общие шины выпрямленного напряжения. Поэтому потери в трансформаторах исследованы в функции положения ступеней РПН, режимов работы ДН (изменена

схема включения обмоток подмагничивания) для отдельно работающих трансформаторов, а также при параллельной работе.

Получены регулировочные зависимости, устанавливающие связь значений выпрямленных тока и напряжения на вторичной стороне трансформатора, тока в сети от тока управления ДН и ступени РПН. Работа трансформаторов на низкой ступени РПН характеризуется снижением потребления тока из сети на килоампер выпрямленного тока, а для параллельно работающих трансформаторов при этом уменьшается также разница между токами и напряжениями (рис. 12). При колебаниях нагрузки цеха требуется регулирование вторичного напряжения трансформатора. При переключении ступеней РПН возникает несимметрия полей рассеяния, что сказывается на составляющих напряжения короткого замыкания, потерях в трансформаторе, коэффициенте мощности. Показано, что потери напряжения возрастают с увеличением отношения активной и реактивной составляющих напряжения короткого замыкания, и зависят от коэффициента мощности. При переключении РПН на низкую ступень снижается суммарная индуктивность при уменьшении полей рассеяния и возрастает коэффициент мощности, а потери напряжения снижаются по абсолютной величине при любом характере нагрузки.

Падение напряжения в рабочей обмотке ДН исследованы в функции тока нагрузки и тока управления при разных схемах включения обмоток подмагничивания (обычной и новой) ДН. Несмотря на появление высших частот суммарные потери в трансформаторах и дросселях насыщения снижаются. Это объясняется переходом на низкое напряжение, а в дросселях насыщения - снижением индуктивного сопротивления рабочей обмотки при регулировании тока управления.

Исследованы потери мощности и энергии в цепи выпрямленного тока: ошиновке ПА АРш, контактных узлах АРконт, в выпрямителях АРв. Установлено изменение сопротивления в цепи выпрямленного тока агрегата ВАКВ2-25000/450 при изменении ступеней РПН и тока управления ДН (рис. 13). Падение напряжения в алюминиевых шинах сечением 20x200 мм2, подключаемых к двухвитковой рабочей обмотке ДН-63 00/26 и выпрямительного блока БВКВ4-6300 составили 0,08 В при токе управления 3,5 А и при нулевом токе управления - 0,09 В. В обычном режиме падение напряжения в контактном узле катода и анода электролизера при рафинировании меди составило Д ик = 0,09 В и А11л = 0,01 В. В новом режиме - снизилось до 0,069 В и 0,008 В. Исследованы падения напряжения в вентилях катодной и анодной групп выпрямительных блоков (схема Ларионова). При токе агрегата 20 кА снизилось падение напряжения на вентилях ВЛ-200 с 5,6 до 3,6 В (в экспериментах были использованы вольтметры термоэлектрической системы Т16).

Предложено использование компьютерной системы измерения ТСФ. Исследованиями подтверждено, что потери мощности и энергии в элементах ИП ЭТУ при ТСФ примерно те же, что и при питании переменным током промышленной частоты.

/ ш

/

«ПА

4ПА

0,5 и

26 25 24 23 22 21 20 19 18 О

2 Л 4 5 б 7 Ступень РПН Рис. 12. Зависимости выпрямленного тока от ступени РПН для параллельно работающих трансформаторов

0,036 0,034 0,032 0,030 0,028 0,026 0,024 0,022 0,020 0

■—.

г £ / ----

2^(12 ст. РПН)

га.рга(11стРПН) адзгарпн)

2й(14ст.РПН) и (15 ст. РПН)

2й,рез(12ст.РПН)

2&рез(13стРПН) ЗДгз(14ст.РПН)

4 6 8 10 12 /я,А Рис. 13. Изменение сопротивления в цепи выпрямленного тока агрегата от тока управления и ступени РПН

Исследовано изменение коэффициента мощности в электролизных ЭТУ с питанием ТСФ в электролизном цехе Жезказганского медеплавильного завода. В новом режиме потребление реактивной мощности ПА уменьшилось с 1,6 до 1,1 Мвар, а коэффициент мощности увеличился с 0,864 до 0,898. Установленные закономерности имели место при снижении токовой нагрузки цеха.

В шестой главе исследовано влияние ЭТУ с питанием ТСФ на электрическую сеть. Рассмотрены основные показатели качества электроэнергии: установившееся отклонение напряжения (без деления на режимы наибольших и наименьших нагрузок) и отклонение частоты, размах изменения напряжения, доза колебаний напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения (тока), коэффициент п-й гармонической составляющей напряжения, коэффициент несимметрии напряжения по обратной и нулевой последовательности в сравнении нормальных и предельно допустимых значений с фактическими.

Для оценки соответствия размахов изменения напряжения нормам при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра, использовали методы, приведенные в ГОСТ 13109-97. При расчетах дозы колебаний напряжения учитывали коэффициент приведения действительных размахов изменений напряжения к эквивалентным, интервал времени осреднения, частотный спектр процесса изменения напряжения в момент времени Расчет кратковременных и длительных доз фликера для колебаний напряжения с формой, отличающейся от меандра, и меандра, выполняли по методике, приведенной в ГОСТ. Кратковременная и длительная дозы фликера определялись на интервале времени наблюдения, равном соответственно десяти минутам и двум часам. При оценке несинусоидальности напряжения нормально и предельно допустимые значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в точках общего присоединения к электрическим сетям определяли с учетом номинальных напряжений для соответствующих гармоник.

В диссертации исследовалось качество электроэнергии в сети при питании ЭТУ ТСФ в следующих объектах:

- на шинах ЗРУ 35 кВ, питающих цех электролиза Павлодарского химического завода (Казахстан). Исследованы основные показатели качества электроэнергии, спектральный состав и амплитуды гармоник кривой напряжения в функции ступени РПН трансформатора в режиме с питанием ТСФ при изменении нагрузки цеха от 50 до 150 кА (табл. 5);

Таблица 5

Номер гармоники Коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения и амплитуды гармоник кривой напряжения (o.e.)

(50 кА) Кнс=0,6 % (60 кА) Кпс=0,5 % (115 кА) К„с=0,7%

3 од од 0,3

5 од 0,2 0,2

7 од 0,1 од

9 0 0 од

11 од 0,2 0,2

13 ОД 0,2 0,3

15 0 0 0

17 од 0 0

19 од 0 0

- на шинах распределительного пункта (10 кВ) СЛЦ-2 ОАО "Павлодар-трактор" г. Павлодар (Казахстан), питающих электропечные трансформаторы типа ЭТДЦПК-6300/10 печей ДСП-6. Исследованы основные показатели качества электроэнергии, спектры гармоник тока промышленной печи ДСП-6 для периода расплавления при питании синусоидальным напряжением и питанием ТСФ;

- на шинах распределительного пункта (6 кВ) и шинах низкого напряжения трансформаторной подстанции (0,4 кВ), питающих цех по ремонту металлургического оборудования ОАО "Челябинский электродный завод" г. Челябинск (Россия). Осветительная нагрузка цеха представлена газоразрядными ИС (светильники РСП-08 с лампами ДРЛ), до 30% силовой нагрузки цеха составляют сварочные установки типа ПДГ для дуговой механизированной сварки. На рис.14 дано изменение величины фазного напряжения во времени. При работе газоразрядных ИС и сварочных установок отклонения фазного напряжения за исследуемый период не превысили нормально допустимых значений. Используемые контрольно-измерительные приборы: анализаторы несинусоидальности АН-1 и спектра С4-53, анализатор гармоник 43250, анализаторы качества ППКЭ-1-50 и "ANALYST 2060" и др.

Установлено, что при переходе на низкую ступень РПН трансформатора гармонический состав в кривой питающего напряжения улучшается. При увеличении нагрузки электролизного цеха спектральный состав и амплитуды гармоник кривой напряжения в сети не превышали предельно допустимых значе-

ний. Экспериментально подтверждено, что новый режим работы электролизных ЭТУ с питанием ТСФ не создавал электромагнитных помех в сети 35 кВ.

При исследовании качества электроэнергии на шинах, питающих ДСП-6 установлено, что новом режиме работы печи значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в конце периода расплавления составило 2,7 %. В обычном режиме значение этого показателя было равно: 6,04 % для периода расплавления; 4,56 % для периода окисления; 3,74 % для периода рафинирования. Значения других показателей качества электроэнергии в сети при работе печи с питанием ТСФ не превысили допустимых по ГОСТ значений.

430 420

что 400

ЗЭО 30О 370 ЗбО 350 340

Экспериментально подтверждено, что при правильном выборе электрического режима работы ЭТУ с питанием ТСФ не влияют на качество энергии в электрической сети, поскольку заданное значение тока можно поддерживать при разном сочетании ступеней РПН трансформатора преобразовательного агрегата (или электропечного трансформатора) и параметра регулирования - тока управления дросселями (или угла управления тиристорами). Исследованиями установлена возможность получения эффективных режимов работы ЭТУ с питанием ТСФ даже с уменьшением электромагнитных помех в питающей сети. Это обеспечивается при работе установок на более низкой ступени РПН трансформатора, так как при этом снижаются амплитуды гармонических составляющих на стороне высокого напряжения и, следовательно, уменьшается влияние нелинейности сопротивлений электролизных и газоразрядных ЭТУ на питающую сеть.

В седьмой главе рассмотрены вопросы разработки микропроцессорных средств и способов автоматического регулирования электрических параметров электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ, на основе использования дополнительного канала регулирования по частоте (спектру частот), для повышения их энергетической эффективности. Сформулированы задачи и требования к системам автоматического регулирования режимов электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ: поддержание сопротивление ЭТУ на минимальном уровне для снижения удельного расхода электроэнергии по технологическому процессу в соответствии с заданной программой; изменение ам-

ЗГЭО Т4:00 14:30 ТШГО-

Рис. 14. График изменения фазного напряжения (фаза А)

плитудного значения питающего напряжения в течение процессов электролиза или в разные периоды плавки в соответствии с заданной программой; ликвидация всех нарушений режимов, вызванных проходящими процессами в электролизных и газоразрядных ЭТУ. Для управления ЭТУ с питанием ТСФ необходимо в качестве контролируемых параметров иметь эффективные значения напряжений и токов на зажимах установки и возможность плавного изменения спектра частот. Следующими требованиями к регуляторам ЭТУ являются возможность регулирования амплитуды питающего напряжения при изменении плановых заданий электролизных цехов или для разных периодов процесса плавки и перехода с автоматического управления на ручное, а также автоматическое зажигание дуг.

Разработаны схемы электроснабжения электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ (в частности ДСП малой емкости и установок, работающих на принципе излучения газового разряда высокого и низкого давлений). Примером является блок-схема СУ электрическими параметрами для электролизных ЭТУ с питанием ТСФ с двумя каналами регулирования: а) канал регулирование по амплитуде питающего тока в функции катодной плотности тока в одном из электролизерах; б) канал регулирования по спектру частот (рис. 15). Соответственно в СУ дуговой печи или газоразрядного источника света каналы регулирования по амплитуде питающего тока работают в функции температуры расплавленного металла или создаваемой освещенности.

Для создания новых способов и систем управления разработаны алгоритмы и архитектура устройств автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего напряжения соответственно в электролизных ЭТУ, ДСП малой емкости и установках, работающих с использованием газоразрядных излучателей высокого и низкого давлений. Реализованы алгоритмы оптимального управления, обеспечивающие минимизацию электрических и тепловых потерь в установках. Поиск экстремума функции удельного расхода электроэнергии в электролизных ЭТУ и ДСП реализован различными способами, с учетом особенностей схем электроснабжения. Поскольку электролизеры объединены в серии, то существенное увеличение быстродействия в определении экстремума функции в подобных СУ достигается одновременным проведением поиска по нескольким независимым параллельным каналам (например, определение параметров по одной из контролируемой ванн в каждом блоке серии электролизеров, или по нескольким контролируемым электролизерам блока). Наименьшие потери на поиск и высокое быстродействие отыскания экстремума функции обеспечивает способ адаптивной автоматической самонастройки многоканальных СУ на оптимальные условия. Магистрально-модульный принцип организации архитектуры устройств позволяет уменьшить объем программного обеспечения за счет реализации некоторых операций (аналого-цифрового преобразования и др.) аппаратным способом, введением соответствующих функциональных блоков.

Рис. 15. Блок-схема СУ электролизными ЭТУ:

СУВ - система управления выпрямителем; РО - регулирующий орган;

ФП - функциональный преобразователь;

У], Уц - усилители сигналов обратных связей по току, напряжению;

Дь Ди - датчики тока, напряжения на зажимах электролизера

На основании алгоритмов и архитектуры устройств разработаны способы автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего тока электролизных ЭТУ, ДСП малой емкости, установок, работающих на принципе излучения газового разряда высокого и низкого давлений, реализующие алгоритмы экстремального управления и использующие дополнительные контуры управления по частоте тока (спектру частот). Внедрение разработанных способов позволяет повысить энергетическую эффективность электролизных и газоразрядных ЭТУ за счет повышения достоверности измерений режимных и технологических параметров, минимизации потерь в технологическом звене и оборудовании, снижения шумовых загрязнений и уровня электромагнитных помех в питающей сети при высоком качестве продукции.

Предложена техническая реализация устройств автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего напряжения электролизных и газоразрядных установок на основе микроконтроллерной СУ, с использованием существующих технических решений, наиболее полно отвечающих требованиям, предъявляемым к архитектуре разрабатываемых устройств.

Получены математические модели устройств автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего напряжения электролизных установок и установок, работающих с использованием газоразрядных излучателей высокого и низкого давлений, которые являются основой программного обеспечения этих устройств. Цифровое устройство обработки информации рассматривалось как совокупность операционного автомата и управляющего автомата, который вырабатывает распределенную во времени последовательность управляющих сигналов, под действием которых в операционном автомате осуществляется ряд операций. В качестве математической модели выбран управляющий микропрограммный автомат Мили. Для описания математической модели использован метод граф-схем алгоритмов. Разработаны граф-схема алгоритма и граф модели управляющего микропрограммного автомата Мили, соответственно, устройств автоматического регулирования спектра час-

тот и амплитуды питающего напряжения электролизных установок и установок, работающих с использованием газоразрядных излучателей высокого и низкого давлений. Осуществлено последовательное кодирование состояний управляющего микропрограммного автомата Мили каждого из разрабатываемых устройств, которые отражены в соответствующих структурных таблицах переходов.

Для управляющих микропрограммных автоматов Мили разрабатываемых устройств автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего напряжения электролизных и газоразрядных установок получены системы булевых уравнений функций выходов и системы булевых уравнений функций возбуждения входов элементарных автоматов памяти. Системы логических уравнений представлены в виде зависимости выходных сигналов автомата и сигналов, подаваемых на входы элементов памяти (функции возбуждения элементов памяти), от сигналов, поступающих на вход всего автомата, и сигналов, снимаемых с выхода элементов памяти (коды состояний автомата).

Разработаны логические схемы моделей управляющих микропрограммных автоматов Мили устройств автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего напряжения электролизных установок и установок, работающих с использованием газоразрядных излучателей высокого и низкого давлений.

Алгоритмические основы программного обеспечения - управляющая программа автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего напряжения разработана для установок, работающих с использованием газоразрядных излучателей высокого и низкого давлений. Алгоритм работы программы составлен на основе перечня автоматов и состояний каждого автомата на основе применения языка графов автомата. В каждом автомате для различия состояний использован многозначный код. Взаимодействие автоматов реализовано за счет обмена номерами состояний, вложенности и вызываемо-сти. Основы программного обеспечения получены в виде граф автомата функционирования, граф модели управляющего микропрограммного автомата Мили устройства автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего напряжения газоразрядных источников света.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В результате научных теоретических и экспериментальных исследований и производственной работы, приведенных в диссертации, решена актуальная научно-техническая проблема в области электроснабжения и электротехнологии, имеющая важное народно-хозяйственное значение и заключающаяся в разработке основ теории и эффективных режимов работы электролизных и газоразрядных электротехнологических установок, что обеспечивает повышение производительности и качества продукции, а также снижения энергоемкости и улучшения экологических показателей.

Основные результаты и выводы диссертационной работы:

1. Исследован физический механизм действия тока сложной формы, содержащего высшие гармоники, на процессы в электролитах, плазме, электродах. Установлена возможность снижения напряжения на электрической дуге и электролизной ванне (снижение приэлектродных падений напряжения и градиентов напряжения в электролите и дуге) при регулировании спектра частот питающего напряжения.

2. Предложена и подтверждена гипотеза о влиянии резонансных явлений на подвижность заряженных частиц в электролитах и плазме при протекании тока сложной формы. Установлено, что при использовании тока сложной формы снижение приэлектродного падения напряжения и градиентов напряжения в электролите и дуге определяются увеличением скорости и амплитуды перемещения заряженных частиц при силовом воздействии электрического поля.

3. На основе разработанных представлений выполнена оценка диапазона эффективно воздействующих частот на кинетические характеристики заряженных частиц в электролитах и плазме, а также на процессы в приэлектродных областях, значениями 100 - 1000 Гц, позволяющая выработать требования к частотному спектру, создаваемому источниками питания электролизных и газоразрядных ЭТУ.

4. Показано, что для питания мощных электролизных и газоразрядных ЭТУ, целесообразно получать ток сложной формы путем искажения формы питающего тока углом управления тиристора или током управления замагничен-ного ДН. Получены регулировочные функции электролизных и газоразрядных установок для выхода на эффективные режимы работы, обеспечивающие положительные энергетические и технологические эффекты.

5. Разработаны схемы электроснабжения электролизных и газоразрядных установок, позволяющие получать ток сложной формы, укомплектованных силовым трансформатором с устройством ступенчатого регулирования напряжения для регулирования амплитуды напряжения, а также замагниченным дросселем с неуправляемыми вентилями или управляемым выпрямителем для плавного регулирования формы напряжения.

6. На основе экспериментальных исследований на моделях и опытно-промышленных испытаниях на электролизерах, газоразрядных источниках света и дуговых плавильных печах подтверждено, что в электролитах и электрической дуге эффективно воздействующие частоты находятся в диапазоне низких частот. Показано, что разработанные эффективные режимы работы установок обеспечивают повышение производительности и качества продукции, снижение энергоемкости и улучшение экологических показателей.

7. Показана возможность достижения эффективных режимов работы электролизных и газоразрядных установок с питанием током сложной формы при обеспечении требуемого по ГОСТ 13109-97 качества электрической энергии в питающей сети за счет работы установок на более низком напряжении, т.е. использования более низкой ступени РПН трансформатора.

8. Разработаны новые способы и системы автоматического управления электрическими режимами работы электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ, использующие дополнительный канал регулирования по гармоническому составу тока и обеспечивающие повышение технологических и энергетических показателей установок.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1. Птицына Е.В. Влияние на электрическую сеть электротехнологических установок с питанием током сложной формы / Е.В. Птицына // Электротехника. - 2001. -№ 8. - С. 11-16.

2. Птицына Е.В. Работа дуговых печей малой емкости при питании током сложной формы / Е.В. Птицына, А.Б. Кувалдин // Электрометаллургия. -№ 2. - 2006. - С. 26-35.

3. Птицына Е.В. Исследование на физической модели промышленной дуговой плавильной печи /Е.В. Птицына //Вестник МЭИ. - 2006. -№ 8. -С.45-51.

4. Кувалдин А.Б. Эффективность использования токов сложной формы для питания электротехнологических установок. / А.Б. Кувалдин, Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Электротехника. - 1995. - № 9. - С.36-38.

5. Бойко Ф.К. Исследование процесса электролиза при питании током, кривая которого имеет сложную форму / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Промышленная энергетика. - 1996. - № 2. - С. 23-26.

6. Кувалдин А.Б. Исследование и применение тока несинусоидальной формы в электролизных установках / А.Б. Кувалдин, Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // 40-ой международный научный коллоквиум, г. Ильменау, Германия. -Ильменау, 1995. - С.183-188 (на немецком языке).

7. Кувалдин А.Б. Влияние тока несинусоидальной формы в дуговых печах малой емкости на устойчивость горения дуги / А.Б. Кувалдин, Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Научный семинар: "Нагрев и плавление электротермическими и альтернативными способами", г. Ильменау, Германия. - Ильменау 2004. - С. 1-7 (на немецком языке).

8. Кувалдин А.Б. Использование токов сложной формы с целью повышения эффективности установок для освещения и инфракрасного нагрева / А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // IV Среднеевропейская междунар. науч.-техн. конф.: "Компьютерные методы и системы в автоматике и электротехнике", г. Ченстохов, Польша. - Ченстохов, 2001. - Т.2. - С. 180-182.

9. Кувалдин А.Б. Электрические и акустические эффекты в оптических излучателях с питанием током сложной формы / А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // V Среднеевропейская междунар. науч.-техн. конф.: "Компьютерные методы и системы в автоматике и электротехнике", г. Ченстохов - г. Порай, Польша. - Ченстохов-Порай, 2003. - С. 200-202.

10. Кувалдин А.Б. Питание малых дуговых печей током сложной формы / А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // VI Среднеевропейская междунар. науч.-техн. конф.: "Компьютерные методы и системы в автоматике и электротехнике", г. Ченстохов - г. Порай, Польша. - Ченстохов-Порай, 2005. - С.23-28.

11. Кувалдин А.Б. Эффективность применения токов сложной формы в электролизных и газоразрядных установках / А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // Международная конференция по исследованиям в электротехнологии и прикладной информатики (сборник докладов), г. Катовице, Польша. -Катовице, 2005. - С.55-61 (на английском языке).

12. Кувалдин А.Б. Электролизные и дуговые электротехнологические установки с питанием током сложной формы / А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // ВЭЛК-2005 : Тез. докл. Всерос. электротехн. конф. - М.: Академия, 2005. С. 212-213.

13. Бойко Ф.К. Применение токов сложной формы в технологических процессах графитизации и обжига / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Энерго- и ресурсосбережение - 21 век : материалы интернет-конф. - Орел : Орловский региональный центр энергосбережения, 2001. - С.192-194.

14. Кувалдин А.Б. Факторы экономии электроэнергии в электротехнологических установках с питанием током сложной формы / А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // Энерго- и ресурсосбережение - 21 век : Сб. материалов II Междунар. научно-практич. интернет-конф. - Орел : Орловский региональный центр энергосбережения, 2004. - С.169-171.

15. Кувалдин А.Б. Действие токов сложной формы на электролит / А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // Электротехнические материалы и компоненты : Тез. V Международной конференции. - Алушта, 2004. - С.360-362.

16. Кувалдин А.Б. Тепловые эффекты при использовании тока сложной формы в электролизе / А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // Проблемы энергосбережения. Теплообмен в электротермических и факельных печах и топках : материалы междун. науч.-техн. конф. - Тверь : Изд-во ТГТУ, 2004. - С.53-57.

17. Бойко Ф.К. Металлургические процессы в электрических печах с использованием резонансных колебательных явлений / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Современные проблемы электрометаллургии стали : Тез. докл. - Челябинск : ЧГТУ, 1990. - С.62.

18. Бойко Ф.К. Зависимость напряжения на электролизерах / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына [и др.] // Повышение эффективности и надежности электроснабжения больших городов и мощных промышленных установок : сб. науч. трудов. - М.: МЭИ, 1984. - Вып.621. - С. 45-48.

19. Бойко Ф.К. Разработка рекомендаций по оптимизации режимов систем электроснабжения электролизных производств / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Оптимизация структуры систем электроснабжения промышленных предприятий : сб. науч. тр. - М.: МЭИ, 1987. - Вып. 125. - С.61-64.

20. Птицына Е.В. К вопросу о влиянии на работу электроприемников и питающую сеть установок с использованием токов сложной формы /Е.В.

Птицына // Вестник ПГУ : научный журнал Павлодарского гос. университета им. С. Торайгырова. - 2005. - №1. - С.40-52.

21. Птицына Е.В. Влияние на сеть газоразрядных установок и установок инфракрасного нагрева с питанием током сложной формы / Е.В. Птицына // Наука и техника Казахстана : научный журнал Павлодарского гос. университета им. С. Торайгырова. - 2004. - №4. - С. 16-21.

22. Птицына Е.В. Теоретическое обоснование резонансных процессов /Е.В. Птицына // Проблемы комплексного развития регионов Казахстана : тез. докл. науч. конф. - Алматы : КазгосИНТИ, 1996. С.21-26.

23. Бойко Ф.К. К вопросу о снижении шума в электролизных и газоразрядных установках с питанием током сложной формы / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Вестник ПГУ : научный журнал Павлодарского гос. университета им. С. Торайгырова. - 2004. - №2. - С.58-66.

24. Гамазин С.И. К вопросу о повышении эффективности осветительных установок и установок инфракрасного нагрева / С.И. Гамазин, А.Б. Кувал-дин, Е.В. Птицына // Наука и техника Казахстана : научный журнал Павлодарского гос. университета им. С. Торайгырова. - 2001.- №1. - С.144-150.

25. Бойко Ф.К. Проблемы промышленности и экологии / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Ученые записки Павлодарского гос. университета : науч. журнал Павлодарского гос. университета им. С. Торайгырова. - 1997. - №1. -С.28-34.

26. Бойко Ф.К. Опыт построения системы автоматического поддержания заданного тока в дуговых печах с резонансными режимами / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Проблемы комплексного развития регионов Казахстана : сб. докл. межд. науч.-техн. конф. - Алматы : КазгосИНТИ, 1996. - С. 11-14.

27. Бойко Ф.К. Электроснабжение дуговых печей при переводе на резонансные технологические режимы / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Проблемы комплексного развития регионов Казахстана : сб. докладов межд. науч.-техн. конф. - Алматы : КазгосИНТИ, 1996. - С. 15-18 .

28. Бойко Ф.К. Методика определения рациональных режимов электролиза / Ф.К. Бойко, А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // Наука и новая технология в развитии Павлодар-Экибастузского региона : тез. докл. обл. науч.-техн. конф. - Алматы : Былым, 1993. - С.30-31.

29. Бойко Ф.К. Исследование режимов дуги и компоновка оборудования при переводе дуговых стальпечей на резонансный способ плавки / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Проблемы комплексного развития регионов Казахстана : Сб. докл. межд. науч.-техн. конф. - Алматы : КазгосИНТИ, 1996. - С.19-20.

30. Бойко Ф.К. Анализ способов и устройств управления процессами в электролизных и дуговых электротехнологических установках / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Наука и техника Казахстана : научный журнал Павлодарского гос. университета им. С. Торайгырова. - 2006. - № 1. - С. 5-12.

31. Кувалдин А.Б. Физические и технические эффекты при использовании тока сложной формы в дуговых и электролизных установках / А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // Всероссийская науч.- практич. конф. с междунар.

участием : Актуальные проблемы энергосберегающих технологий : сб. науч. докл. Екатеринбург : ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. - С. 323-327.

32. Птицына Е.В. Особенности электроснабжения электротехнологических установок с питанием током сложной формы / Е.В. Птицына // Всероссийская науч.- практич. конф. с междунар. участием : Актуальные проблемы энергосберегающих технологий: сб. науч. докл. Екатеринбург : ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2006. - С. 328-332.

33. Птицына Е.В. Особенности работы силового электрооборудования при использовании тока сложной формы / Е.В. Птицына // Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты : тез. XI Международной конференции. - Алушта, 2006. - С. 106-108.

34. Кувалдин А.Б. Управление работой дуговых и электролизных электротехнологических установок при питании током сложной формы / А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты : тез. XI Международной конференции. -Алушта, 2006.-С. 108-110.

35. Бойко Ф.К. Электролизные электротехнологические установки с питанием током сложной формы / Ф.К. Бойко, А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына. - Павлодар : науч.-издат. центр Павлодарского гос. университета им. С. Торай-гырова, 2005. - 83 с.

36. Хабдуллина З.К. Энерго- и ресурсосбережение в электротехнологических установках / З.К. Хабдуллина, Е.В. Птицына, Н.С. Леонтьева, А.П. Пищур.

- Рудный : Рудненский индустриальный институт, 2004. - 112 с.

37. Бойко Ф.К. Установки инфракрасного нагрева и оптические излучатели с питанием током сложной формы / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына, С.Ф. Круто-ус. - Павлодар : науч.-издат. центр Павлодарского гос. университета им. С. Торайгырова, 2005. - 153 с.

38. Пат. № 1984 Республики Казахстан. Способ нагрева металла плазменной дугой постоянного тока / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына [и др.] // Бюл. изобрет.

- 1995.-№1.

39. Свидетельство на объект интеллектуальной собственности № 8 Республики Казахстан. Теоретические основы возбуждаемых резонансных явлений в электротехнологических процессах / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына [и др.] // Бюл. изобрет,- 1994. - № 1.

40. Пред. пат. -Nb 3269 Республики Казахстан. Способ усиления электрического тока // Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына [и др.] // Бюл. изобрет. - 1996. - №2.

41. Пред. пат. № 10246 Республики Казахстан. Способ повышения эффективности электрических источников света / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына [и др.] // Бюл. изобрет. - 2001. - №5.

42. Пред. пат. № 11241 Республики Казахстан. Трансформаторное устройство для регулирования формы и амплитуды напряжения на зажимах электроприемников / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына [и др.] // Бюл. изобрет. - 2002. -№2.

Подписано в печать ¡Í СЬ, Яг. Зак, Vi Тир. Í00 п.л. Л.ó" Полиграфический центр МЭИ (ТУ) Красноказарменная ул., д. 13

Введение

1 Физические и технологические эффекты при протекани-переменного тока в электролитах и плазме

1.1 Общая характеристика проблемы и классификация

1.2 , Влияние частоты тока на электрическое сопротивление электролитов и приэлектродные процессы. Технологические эффекты при нестационарных режимах электролиза

1.3 Источники питания электролизных электротехнологических установок с использованием тока сложной формы

1.4 Влияние частоты тока на электрическое сопротивление газового разряда и приэлектродные процессы. Технологические эффекты в газоразрядных установках

1.5 Источники питания электротермических электротехнологических установок с использованием тока сложной формы

1.6 Влияние частоты тока на излучение газового разряда высокого и низкого давлений

1.7 Проблемы применения тока сложной формы (влияние на сеть, электрооборудование, измерения)

1.8 Способы и системы управления процессами в электролизных и газоразрядных электротехнологических установках

1.9 Результаты и выводы по главе (постановка задач диссертации)

2 Теоретическое исследование и математическое описание процессов протекания тока сложной формы в электролитах и плазме

2.1 Постановка задачи. Методы исследования и принятые допущения

2.2 Воздействие электромагнитного поля на заряженные частицы в электролизных и газоразрядных установках

2.3 Кинетика электродных процессов в электролизных системах. Работа выхода электрона (процессы в приэлек-тродных областях)

2.3.1 Процессы на электродах при протекании тока сложной формы

2.3.2 Оценка диапазона эффективно воздействующих гармоник на процессы в электродах

2.3.3 Процессы в приэлектродных областях

2.4 Воздействие электромагнитного поля на заряженные частицы в электролите

2.4.1 Электропроводность электролитов при нестационарных режимах электролиза

2.4.2 Оценка эффективно воздействующих гармоник на процессы в электролите

2.5 Кинетика электродных процессов в газоразрядных системах. Эмиссионные процессы на электродах

2.6 Воздействие электромагнитного поля на заряженные частицы (процессы в плазме)

2.6.1 Явления в низковольтной дуге, газоразрядной плазме при протекании тока сложной формы

2.6.2 Процессы излучения столба разряда

2.6.3 Функция распределения заряженных частиц по скоростям в неравновесной плазме при протекании тока сложной формы

2.6.4 Анализ уравнения движения заряженных частиц в Нелинейных системах при протекании тока сложной формы

2.6.5 Оценка эффективно воздействующих гармоник на процессы в плазме

2.7 Акустические эффекты в газоразрядных и электролизных установках с питанием током сложной формы

2.8 Целесообразность использования тока сложной формы. Работа, произведенная внешней электрической силой

2.9 Результаты и выводы по главе

3 Разработка эффективных режимов работы газоразрядных электротехнологических установок при питании током сложной формы

3.1 Постановка задачи

3.2 Исследования на физической модели промышленной дуговой плавильной печи

3.2.1 Цель и задачи исследований

3.2.2 Оборудование для экспериментальных исследований

3.3 Методика проведения исследований

3.4 Результаты экспериментальных исследований

3.4.1 Результаты исследований в дуговых плавильных печах

3.4.2 Результаты исследований в установках, работающих на принципе излучения газового разряда высокого и низкого давлений с питанием током сложной формы без постоянной составляющей

3.5 Исследования на промышленных печах (рекомендации по подбору режима и положительные эффекты)

3.6 Результаты и выводы по главе

4 Эффективные режимы работы электролизных электротехнологических установок при питании током сложной формы

4.1 Постановка задачи

4.2 Методические принципы экспериментальных исследований. Оборудование для экспериментальных исследований

4.3 Результаты исследования на модели электролизера

4.4 Исследования на промышленных электролизных электротехнологических установках

4.4.1 Методика проведения опытно-промышленных испытаний

4.4.2 Результаты опытно-промышленных испытаний в электролизных установках с питанием током сложной формы

4.5 Результаты и выводы по главе (рекомендации по подбору режима и положительные эффекты)

5 Источники питания, особенности работы силового оборудования и измерения тока сложной формы

5.1 Постановка задачи. Измерения тока сложной формы

5.2 Влияние тока сложной формы на силовое оборудование источников питания электролизных и газоразрядных установок

5.2.1 Выбор объекта исследования. Контрольно-измерительные приборы

5.2.2 Потери мощности и электроэнергии в трансформаторах

5.2.3 Потери напряжения и мощности в дросселях насыщения

5.2.3.1 Дроссель насыщения как генератор высших гармоник

5.2.3.2 Факторы, влияющие на потери напряжения и мощности в дросселях насыщения

5.2.3.3 Результаты экспериментальных исследований

5.3 Потери в проводниках и полупроводниках при протекании тока сложной формы

5.3.1 Результаты исследований процессов в проводниках, полупроводниках при протекании тока сложной формы

5.4 Исследование влияния тока сложной формы на значение коэффициента мощности электротехнологических установок

5.5 Результаты и выводы по главе

6 Действие электротехнологических установок с питанием током сложной формы на электрическую сеть

6.1 Постановка задачи

6.2 Исследование влияния режимов работы электротехнологических установок с питанием током сложной формы на качество электроэнергии в питающей сети

6.2.1 Выбор объекта исследования и методика проведения исследований. Контрольно-измерительные приборы

6.2.2 Результаты исследований в электролизных цехах

6.2.3 Результаты исследований в литейных цехах

6.2.4 Результаты исследований влияния газоразрядных источников света с питанием током сложной формы на электрическую сеть

6.3 Влияние электрических режимов электрооборудования электростанций на качество электроэнергии

6.4 Результаты и выводы по главе

7 Разработка способов и устройств автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего напряжения электролизных и газоразрядных установок

7.1 Разработка алгоритмов автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего напряжения электролизных и газоразрядных установок

7.2 Разработка архитектуры устройств автоматического регулирования спектра частот и амплитуды питающего напряжения электролизных и газоразрядных установок

7.3 Разработка способов автоматического регулирования спектра частот и амплитуды напряжения электролизных и газоразрядных установок

7.4 Разработка и реализация устройств автоматического регулирования параметров электролизных и газоразрядных установок

7.4.1 Устройства автоматического регулирования параметров электролизных и газоразрядных установок на основе микроконтроллерной системы управления

7.4.2 Разработка алгоритмических основ программного обеспечения устройств автоматического регулирования параметров электролизных и газоразрядных установок

7.4.2.1 Теоретические основы математических моделей разрабатываемых устройств

7.4.2.2 Разработка моделей управляющих микропрограммных устройств автоматического регулирования параметров электролизных и газоразрядных установок. Синтез микропрограммных автоматов по граф-схемам алгоритмов

7.4.2.3 Разработка алгоритмических основ программного обеспечения устройств автоматического регулирования параметров для газоразрядных установок

7.5 Результаты и выводы по главе 323 Общие выводы

Актуальность проблемы. В основных направлениях Энергетической стратегии России на период до 2020 года и Стратегии развития "Казахстан 2030" одним из приоритетных направлений являются повышение эффективности и снижение совокупных затрат на производство и использование энергоресурсов за счет применения энергосберегающих технологий и оборудования. Эффективные режимы работы электротехнологических установок, которые широко применяются в промышленности, характеризуются высокой производительностью, высоким качеством продукции, минимальным удельным расходом электроэнергии и минимальными потерями энергии в силовом электрооборудовании.

Важным направлением решения проблемы повышения эффективности электролизных и газоразрядных ЭТУ является совершенствование электрического режима работы на основе применение тока сложной формы, т. е. тока полигармонического состава с постоянной составляющей или без нее.

Физические процессы в электролизных и газоразрядных ЭТУ имеют много общего: наличие электродов, физика приэлектродных явлений, воздействие электромагнитного поля на движение заряженных частиц в электролите и плазме, зависимость электрического сопротивления этих установок от рода и частоты электрического тока. Таким образом, исследования и методы воздействия на электрические режимы работы электролизных и газоразрядных установок во многом аналогичны.

Анализ литературы по физике и технике использования переменного тока различных частот и ТСФ в электротехнологии показал их влияние на электрические и технологические параметры установок, в частности установлены частотная зависимость напряжения на ванне в электрохимических системах; снижение приэлектродных падений напряжения в диапазоне низких частот в газоразрядных источниках света низкого давления; улучшение структуры осадков и повышение скорости электрохимического осаждения металла; увеличение светоотдачи и срока службы газоразрядных ИС; повышение устойчивости горения дуги и улучшение качества сварных швов при электродуговой сварке; снижение расхода ферросплавов, электродов, уровня шума, объема выбросов пыли в дуговых сталеплавильных печах.

Основоположниками использования ТСФ в электрохимических процессах являются такие ученые, как P. Debye, D. Piron, N. Ibl, J. Mann, H. Anqerer, H. Schenk, K.M. Горбунова, A.A. Сутягина, А.И. Левин и другие. Экспериментальными исследованиями установлено влияние частоты тока на электрическое сопротивление электролита (эффект Дебая-Фалькенгагена). А.Н. Фрумкин, Н.А. Костин, A.M. Озеров, А.К. Кривцов, В.А. Хамаев исследовали влияние различных форм тока на приэлектродные процессы. В.И. Черненко и К.И. Ли-товченко установили связь между величиной концентрационной поляризации и параметрами синусоидального тока однополупериодного выпрямления. В.И. Черненко, М.А. Лошкарев, Ж.Н. Левитин, исследуя электродную поляризацию при наложении переменного тока на постоянный, установили зависимость ее значения от плотности тока и частоты. С.С. Стародубровский исследовал в лабораторных условиях влияние пульсирующих токов однополупериодного и двухполупериодного выпрямления на анодные перенапряжения при электролизе алюминия. Процессы активации алюминиевых и магниевых электролитов высоковольтными разрядами рассмотрены в работах С.М. Гаджиева.

Влияние тока регулируемой частоты на процессы в электрической дуге и термической плазме исследовали I. Lanqmuir, D. Gabor, L. Tonks, L. Onsaqer, L. Spitzer, В.А. Хрусталев, Ш.А. Бахтаев, Нгуен Куок Ши и другие. Г.Н. Рохлин исследовал влияние частоты на приэлектродные падения напряжения и градиенты напряжения в газоразрядных ИС низкого давления. Г. Меккер изучал динамические характеристики дуги от частоты тока. Вопросы поглощения энергии высокочастотного электромагнитного поля в высокотемпературной плазме рассмотрены в работах Р.З. Сагдеева. Электротехнические и теплофизические характеристики свободно горящей технологической дуги при различных родах тока исследовала А.Н. Миронова. Установлено влияние рода тока на приэлектродные падения напряжения, градиент потенциала, устойчивость горения дуги и химический состав металла. Один из важных выводов экспериментальных исследований - применение ТСФ позволяет решить проблему повышения устойчивости горения дуги.

Обзор литературных источников показал, что большинство известных работ направлено на изучение отдельных стадий процессов в электролизных и газоразрядных ЭТУ. Системного комплексного изучения вопросов использования ТСФ в электролизных и газоразрядных ЭТУ выполнено не было. Отсутствие установленных взаимосвязей между процессами не позволяет получить целостную картину физических явлений при протекании ТСФ в электролитах и плазме (т.е. представления о влиянии частоты и гармонического состава ТСФ на процессы в технологическом звене установки).

Широкое применение ТСФ в электролизных и газоразрядных ЭТУ с токами до 250 кА сдерживается отсутствием энергоэфективных ИП, позволяющих получать ТСФ для сильноточных процессов. По этой причине, например, метод Дилера, основанный на активации расплавов электролитов высоковольтными импульсами напряжения, до настоящего времени не получил практического применения в мировой практике электролизного производства.

Для разработки ИП с улучшенными характеристиками необходимо знать диапазон эффективно воздействующих частот на процессы в электролитах и плазме, а также регулировочные характеристики. Не получили своего решения вопросы снижения потерь в силовом оборудовании, выпрямителях, кабелях при протекании ТСФ, влияния ТСФ на электрическую сеть, эффективного управления процессами электролиза и плавки в ДСП и др.

Исследования по использованию ТСФ в электролизных и газоразрядных ЭТУ начаты в 80-х годах в Павлодарском индустриальном институте, ныне Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова (ПГУ), под руководством Ф.К. Бойко, которые затем были продолжены совместно с Московским энергетическим институтом (техническим университетом) - МЭИ.

Актуальность проблемы диссертации подтверждается также выполненными научно-исследовательскими работами в ПГУ: "Разработка экологически чистых и экономичных режимов для ДСП-6" ПО "Павлодарский тракторный завод" (1992-1993 гг.); "Исследование и разработка основ теории резонансных технологических процессов электролиза" (грант по фундаментальной НИР № 297-99 Министерства науки Республики Казахстан 1999 г.); в рамках проекта "Энергосбережение" по договору № 291 Эк-8 (ЗАО "Энергопром", Россия, 2002 г.); а также работой по договору о сотрудничестве между ПГУ и МЭИ (2004-2006 гг.).

Целью работы является: разработка основ теории процессов в электролизерах и газоразрядных устройствах при протекании тока сложной формы, а также разработка эффективных режимов работы электрооборудования электролизных и газоразрядных электротехнологических установок при питании ТСФ для повышения их энергетических и технологических показателей.

В диссертации поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследование неравновесных процессов в электролитах и плазме, а также в приэлектродных областях при протекании переменного тока регулируемой частоты и тока сложной формы для разработки основных принципов теории электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ;

2. Определение зависимости основных технико-экономических показателей газоразрядных ЭТУ (устойчивость горения дуги, время плавки, удельный расход электроэнергии) от гармонического состава тока сложной формы и определение эффективных режимов работы при питании ТСФ;

3. Определение зависимости основных технико-экономических показателей электролизных ЭТУ (выход металла по току, качество продукции, удельный расход электроэнергии) от гармонического состава тока сложной формы и определение эффективных режимов работы при питании ТСФ;

4. Исследование режимов работы силового электрооборудования (трансформаторов, дросселей насыщения, выпрямителей) при использовании ТСФ для минимизации электрических потерь;

5. Исследование влияния режимов работы ЭТУ с питанием ТСФ на показатели качества электроэнергии и разработка способов снижения отрицательного влияния нелинейности электролитов и дуги на питающую сеть;

6. Разработка способов и систем управления гармоническим составом и амплитудами гармоник тока сложной формы в системах питания электролизных и газоразрядных установок для достижения эффективных режимов работы ЭТУ.

Методы исследований. Основные результаты диссертационной работы получены в результате применения методов математического анализа (теории решения линейных и нелинейных дифференциальных уравнений), преобразования Фурье, методов математической обработки результатов эксперимента, теории подобия и моделирования, теории электрических цепей, положений основ электротермии и электроснабжения, методов теории автоматов, элементов булевой алгебры, теории алгоритмов, теории графов.

Научная новизна. Новизна научных результатов, полученных в диссертационной работе, заключается в следующем:

- экспериментально установлены следующие физические эффекты при питании электролизных и газоразрядных ЭТУ током сложной формы: повышение устойчивости горения дуги; уменьшение потерь энергии в электролите; наличие зависимости приэлектродных падений напряжения и градиентов напряжения в электролите и столбе дуги от частоты тока и гармонического состава ТСФ; наличие экстремумов (минимумов напряжения) в этих зависимостях;

- предложена и подтверждена гипотеза о влиянии резонансных явлений при использовании тока сложной формы на подвижность заряженных частиц в электродах, электролитах и плазме. Установлено, что снижение приэлектрод-ного падения напряжения и градиентов напряжения в электролите и дуге определяется увеличением скорости заряженных частиц при силовом воздействии электрического поля, создаваемого ТСФ, что обусловливает снижение напряжения и потерь энергии в электролизерах и газоразрядных устройствах;

- впервые определен диапазон эффективно воздействующих частот 100 - 1000 Гц на кинетические характеристики заряженных частиц в электролитах и плазме, а также на процессы в приэлектродных областях;

- получены регулировочные функции электролизных и газоразрядных установок для выхода на эффективные режимы работы, которые устанавливают однозначную связь электрических и технологических параметров в зависимости от параметров регулирования источника питания (тока управления дросселя насыщения или угла управления тиристорами);

- предложены и исследованы варианты источников питания ТСФ с постоянной составляющей и без нее для электролизных и газоразрядных установок, в которые входят силовые трансформаторы с регулированием амплитуды вторичного напряжения и замагниченные дроссели насыщения или управляемые выпрямители для плавного регулирования состава ТСФ;

- определены однозначные функциональные связи между режимами работы источников питания ТСФ и параметрами технологического процесса ЭТУ, позволяющие минимизировать потери в силовом оборудовании;

- показана возможность реализации эффективных режимов работы ЭТУ с питанием ТСФ при обеспечении требований ГОСТ на качество электрической энергии в питающей сети, что достигается использованием для питания ЭТУ более низких ступеней РПН трансформатора без снижения их производительности;

- разработаны новые способы и системы автоматического управления технологическими процессами в электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ, основанные на введении дополнительного канала регулирования по спектру частот, что позволяет более эффективно управлять технологическими процессами для улучшения энергетических характеристик ЭТУ.

Практическая значимость работы. На основе выполненных исследований решены задачи разработки схем электроснабжения (схемы источников питания) электролизных и газоразрядных ЭТУ путем интегрирования традиционных и нетрадиционных режимов работы силового электрооборудования (трансформаторов с РПН и дросселей насыщения) и неуправляемых (или управляемых) выпрямителей в едином агрегате; разработаны способы снижения отрицательного влияния на сеть электролизных и газоразрядных установок с питанием током сложной формы; разработаны основные принципы автоматического управления электролизными ЭТУ и ДСП малой емкости, газоразрядными ИС с питанием ТСФ для достижения заданного гармонического состава и амплитуд гармоник тока, обеспечивающие эффективные режимы работы установок.

Полученные результаты позволяют решать следующие практические задачи:

1. Регулирование спектра частот питающего тока (с требуемым составом и амплитудами гармоник) искажением формы замагниченным дросселем насыщения или управляемым выпрямителем, соответствующим изменением тока управления или угла управления тиристорами, для уменьшения удельного расхода электроэнергии по технологическому процессу электролиза и плавки стали за счет снижения составляющих напряжения на электролизере и дуги (приэлектродных падений напряжения и градиентов напряжения в электролитах и плазме), а также регулирование амплитудного значения питающего тока устройством РПН силового трансформатора преобразовательного агрегата и электропечного трансформатора при изменении нагрузки электролизеров или дуговой плавильной печи.

2. Повышение качества продукции и снижение удельного расхода электроэнергии и отрицательного воздействия на экологию (снижение шума, выбросов пыли и др.) в электролизных и газоразрядных ЭТУ при реализации способов регулирования спектра частот и амплитуды питающего тока.

3. Снижение на стороне высокого напряжения силового или электропечного трансформатора электромагнитных помех, обусловленных нелинейностью характеристик электролитов и электрической дуги, за счет работы трансформатора в новом режиме на более низкой ступени РПН.

4. Повышение достоверности измерения электрических параметров (токов, напряжений, мощностей) при любой форме сигналов для эффективного управления электротехнологическими процессами в электролизных и газоразрядных ЭТУ.

5. Полученные результаты исследований являются основой для совершенствования инженерных методик проектирования электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ.

Теоретические и практические результаты работы использованы в учебном процессе - в лекционном курсе, на практических занятиях, при курсовом проектировании по дисциплине: "Резонансные электротехнологические процессы" для студентов специальности 210440 "Электроснабжение" (по отраслям). Рабочая программа разработана на основании рабочего учебного плана специальности и типового учебного плана ГОСО РК 3.07.196-2001, утверждены ченым советом Павлодарского государственного университета имени С. Торайгырова (2004 г.).

Достоверность научных результатов и выводов диссертационной работы. Теоретические выводы получены с использованием корректных математических методов и подтверждаются экспериментальными исследованиями, проведенных на физических моделях и промышленных электролизных и газоразрядных установках, с использованием современных средств измерений и методик проведения испытаний.

По результатам работы получены акты и протоколы внедрения от организаций и промышленных предприятий России и Казахстана: Павлодарского химического завода (1985 г., 1986 г.), Балхашского горно-металлургического комбината (1984 г., 1986 г., 1988 г.), на ПО "Павлодарский тракторный завод" (1988 г., 1990 г., 1991 г., 1992 г.), в АОО "Монтажник", г. Качканар (1996 г.), в Павлодарском индустриальном институте (1982 г., 1989 г.), в ОАО "Челябинский электродный завод" (2000 г.); ОАО "Павлодарсоль", Казахстан (1999 г.), в ОДТ ОАО "Казахтелеком" (2006 г.), в ТОО "СМ", Казахстан (2006 г.), в ТОО "Резон", Казахстан (2006 г.), в ТОО "Горно-рудная компания Еремейнтау", Казахстан (2006 г.).

Реализация результатов. Полученные в работе результаты исследований приняты к внедрению и использованию "AZ Корпорейшн Казахстан" (Казахстан). На ОАО "Челябинский электродный завод" внедрено оборудование для питания током сложной формы осветительной и силовой нагрузки ре-монтно-металлургического цеха (договор №291 Эк-8/2002 ООО "ЭНЕРГО-ПРОМ"), в ЦРП-6 завода Балхашского горно-металлургического комбината (Казахстан) внедрено оборудование для питания током сложной формы электролизных установок, в ТОО фирмой "Резон" и в ТОО фирмой "СМ" г. Павлодар (Казахстан) проведены работы по монтажу установок в сетях освещения со снижением электропотребления на 3 - 10 %.

Рекомендации к внедрению результатов работы получены от департамента перспективных технологий и департамента топливно-энергетического комплекса (Россия), от министерства энергетики и минеральных ресурсов (Казахстан).

Апробация работы. Основные положения диссертации и результаты исследований докладывались и обсуждались на международных и республиканских научных конференциях и семинарах: Международной научной конференции "Проблемы энергетики Казахстана" (Алматы, 1994 г.); Научно-технической конференции "Энергосбережение, электропотребление, электрооборудование" (Новосибирск, 1994 г.); Научно-технической конференции "Энергосбережение, электропотребление, электрооборудование" (Новомосковск, 1994 г.);

Международной научно-технической конференции "Современное электрооборудование в промышленности и на транспорте" (Москва, 1995 г.); 40. Internationales Wissenschaftliches Kolloqvium (Technische Universitat Ilmenau, 1995 г.); Федеральной научно-технической конференции "Электроснабжение, энергосбережение, электроремонт" (Москва, 2000 г.); Среднеевропейской научно-технической конференции "Компьютерные методы и системы в автоматике и электротехнике" (Польша, Ченстоховский политехнический институт, 2001 г., 2003 г., 2005 г.); Интернет-конференции "Энерго- и ресурсосбережение -21 век" (Орел, 2001 г.); II Международной научно-практической интернет-конференции "Энерго- и ресурсосбережение - XXI век" (Орел, 2004 г.); V Международной конференции "Электротехнические материалы и компоненты" (Алушта, 2004 г.); Workshop Elektroprozesstechnik - Erwarmen und Schmelzen mit elektrothermischen und alternativen Verfahren. Tagungsband (Technische Universitat Ilmenau, 2004 г.); International Conference on Research in Electrotechnology and Applied Informatics (Katowice, Poland, 2005 г.); Всероссийском электротехническом конгрессе ВЭЛК-2005 (Москва, 2005 г.); Всероссийской научно-технической конференции с международным участием "Актуальные проблемы энергосберегающих электротехнологий" (Екатеринбург, 2006 г.); XI Международной конференции "Электромеханика, электротехнология, электротехнические материалы и компоненты" (Алушта, МЭИ, 2006 г.).

Полностью работа докладывалась в Московском энергетическом институте (техническом университете) на кафедрах Электроснабжения промышленных предприятий (2003 г.) и Физики электротехнических материалов и компонент и автоматизации электротехнологических комплексов (2004 г., 2006 г.).

Публикации. По результатам работы опубликовано 42 научные работы, в том числе 5 статей в журналах "Промышленная энергетика", "Электротехника", "Вестник МЭИ", "Электрометаллургия", рекомендованных ВАК Российской Федерации для публикаций материалов докторских работ, а также получены 4 патента, свидетельство на интеллектуальную собственность, опубликованы три учебных пособия.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из 7 глав и содержит: машинописный текст на 351 страницах, 74 рисунков и 40 таблиц, список литературы из 245 наименований, а также приложения на 99 страницах.

Основные результаты и выводы диссертационной работы следующие:

1. Исследован физический механизм действия ТСФ, содержащего высшие гармоники, на процессы в электролитах, плазме, электродах. Установлена возможность снижения напряжения на электрической дуге и электролизной ванне (снижение приэлектродных падений напряжения и градиентов напряжения в электролите и дуге) при регулировании спектра частот питающего напряжения.

2. Предложена и подтверждена гипотеза о влиянии резонансных явлени-ий на подвижность заряженных частиц в электролитах и плазме при протекании тока сложной формы. Установлено, что при использовании тока сложной формы снижение приэлектродного падения напряжения и градиентов напряжения в электролите и дуге определяются увеличением скорости и амплитуды перемещения заряженных частиц при силовом воздействии электрического поля.

3. На основе разработанных представлений выполнена оценка диапазона эффективно воздействующих частот на кинетические характеристики заряженных частиц в электролитах и плазме, а также на процессы в приэлектродных областях, значениями 100 - 1000 Гц, позволяющая выработать требования к частотному спектру, создаваемому источниками питания электролизных и газоразрядных ЭТУ.

4. Показано, что для питания мощных электролизных и газоразрядных ЭТУ, целесообразно получать ток сложной формы путем искажения формы питающего тока углом управления тиристора или током управления замагничен-ного ДН. Получены регулировочные функции электролизных и газоразрядных установок для выхода на эффективные режимы работы, обеспечивающие положительные энергетические и технологические эффекты.

5. Разработаны схемы электроснабжения электролизных и газоразрядных установок, позволяющие получать ток сложной формы, укомплектованных силовым трансформатором с устройством ступенчатого регулирования амплитуды напряжения, а также замагниченным дросселем с неуправляемыми вентилями или управляемым выпрямителем для плавного регулирования формы напряжения.

6. На основе экспериментальных исследований на моделях и опытно-промышленных испытаниях на электролизерах, газоразрядных источниках света и дуговых плавильных печах подтверждено, что в электролитах и электрической дуге эффективно воздействующие частоты находятся в диапазоне низких частот. Показано, что разработанные эффективные режимы работы установок обеспечивают повышение производительности и качества продукции, снижение энергоемкости и улучшение экологических показателей.

7. Показана возможность достижения эффективных режимов работы электролизных и газоразрядных установок с питанием током сложной формы при обеспечении требуемого по ГОСТ 13109-97 качества электрической энергии в питающей сети за счет работы установок на более низком напряжении, т.е. использования более низкой ступени РПН трансформатора.

8. Разработаны новые способы и системы автоматического управления электрическими режимами электролизных и газоразрядных ЭТУ с питанием ТСФ, использующие дополнительный канал регулирования по гармоническому составу тока и обеспечивающие повышение технологических и энергетических показателей установок.

327

1. Электротехнический справочник. В 3 т. / Под общ. ред. Профессоров МЭИ : И. Н. Орлова (гл. ред.) и др.. - 7 изд., испр. и доп. - М.: Энергоатомиз-дат, 1988. - Т. 3: В 2 кн. Кн. 2. Использование электрической энергии. - 616 с.

2. Скорчелетти В.В. Теоретическая электрохимия / В.В. Скорчеллетти. -Л.: Химия, 1974.-567 с.

3. Файнштейн С.Я. Производство хлора методом диафрагменного электролиза / С.Я. Файнштейн. М.: Химия, 1964. - 185 с.

4. Левин А.И. Теоретические основы электрохимии / А.И. Левин. М. : Металлургия, 1977. - 544 с.

5. Давыдов А.Д. Основные закономерности электрохимического растворения сплавов при высоких плотностях тока / А.Д. Давыдов и др. // Электрохимия. 1978. - Т. 14, вып. 3. - С. 420-424.

6. Шекун И.Ф. Исследование продуктов анодного растворения титана в хлоридонитратных растворах при высоких плотностях тока / И.Ф. Шекун и др. // Электрохимия. 1990. - Т. 26, вып. 1. - С. 90-93.

7. Кузнецова Т.М. Влияние параметров импульсного режима на точность электрохимической обработки металлов / Т.М. Кузнецова и др. // Электрохимия. 1989. - Т. 25, вып. 7. - С. 989-992.

8. Байрачный Б.Н. Об изменении поверхностных свойств анодного оксида ниобия в результате катодной поляризации / Б.Н. Байрачный и др. // Электрохимия. 1989. - Т. 25, вып. 7. - С. 994-996.

9. Журавин Ю.Д. Влияние ступенчатого регулирования тока на потери энергии при электролизе алюминия / Ю.Д. Журавин, В.В. Шапкин // Электрохимия. 1977. - № 6. - С. 28-29.

10. Костин Н.А. Математические модели процессов и расчет на ЭВМ поляризационных характеристик при нестационарном электролизе / Н.А. Костин // Электрохимия. 1979. - Т. 15, вып. 9. - С. 1348-1352.

11. Самойленко В.Н. О структуре катодных осадков меди, полученных при плотностях тока, близких к предельным / В.Н. Самойленко и др. // Электрохимия. 1993. - Т. 29, вып. 2. - С. 198-202.

12. А.с. № 597746 СССР. МКИ С 26 С 1/16. Способ извлечения цинка электролизом / Фульман Н.И. // Бюл. изобрет. 1978.

13. А.с. №829723 СССР. МКИ С 25 С 1/16. Сособ электролитического осаждения меди / Голиков В.М. и др. // Бюл. изобрет. -1981.

14. Костин Н.А. Некоторые аспекты совместного применения импульсных токов и поверхностно-активных веществ при электроосаждении металлов / Н.А. Костин // Электрохимия. 1990. - Т. 26, вып. 1. - С. 96-99.

15. Озеров A.M. Нестационарный электролиз / A.M. Озеров, А.К. Кривцов, В.А. Хамаев, В.Т. Фомичев и др.. Волгоград : Нижневолжское издат., 1972.

16. Фрумкин А.Н. Кинетика электродных процессов / А.Н. Фрумкин и др.. -М.: МГУ, 1952.

17. Балданов М.М. Электропроводность растворов и кинетическое уравнение Больцмана / М.М. Балданов и др. // Физическая химия. 1990. - Т. 64, вып. 1.-С. 88-94.

18. Фомичев В.Т. Интенсификация электрохимических процессов нанесения металлопокрытий / В.Т. Фомичев, В.В. Саманов, A.M. Озеров. М.: Моск. дом научно-техн. пропаганды, 1970.

19. Семков С.К. Характеристики свинцовых аккумуляторов при зарядке их асимметричным током / С.К. Семков, С.А. Здрок // Электротехника. 1995. -№8.-С. 51.

20. Пат. №1831759 СССР. МКИ Н 02 М 9/06. Преобразователь тока для питания гальванических ванн / И.М. Валеев // Бюл. изобрет. 1992.

21. Костин Н.А. Влияние частоты импульсного тока на скорость осаждения, структуру и некоторые свойства осадков / Н.А. Костин // Электрохимия. -1985. Т. 21, вып. 4. - С. 444-449.

22. Гринина В.В. Влияние периодических токов на включения посторонних частиц в гальванический осадок меди / В.В. Гринина, Ю.М. Полукаров // Электрохимия. 1985.-Т. 21, вып. 11.-С. 1569-1571.

23. Попков Ю.А. Влияние фонового электролита на морфологию роста кристаллов кадмия в условиях периодических токов / Ю.А. Попков и др. // Электрохимия. 1983. - Т. 19, вып. 11.- С. 1555-1559.

24. Кошев В.Н. Влияние параметров электрохимического процесса на равномерность гальванических покрытий в случае реверсирования наложенного тока / В.Н. Кошев, Н.П. Поддубный // Электрохимия. 1978. - Т. 14, вып. 10. -С. 1485-1490.

25. Puippe I. Elektrodeposition par impulsions der Caurant /1. Puippe, H. An-qerer, H. Schenk // Oberflache Surface. 1979. - V. 20, № 4. - P. 77-85.

26. Popow K. / Formation of powdered Copper deposites dySquarewe pulsating over potential / K. Popow, M. Macshimovic, M. Pavlovic, G. Ostojic // J. Appl. Electroshem. 1977. - V. 7, № 7. - P. 331-337.

27. Ibl N. Zurkennthis der metallobscheidung mittlea Pulselectrolysis / N. Ibl // Metalloberflache. 1979. - Bd. 33, № 2. - P. 51-59.

28. Berube D. Application de Courents Periodiquens Inverses a electroextrac-tion du zinc / D. Berube, D. Mathien, D. Piron // Can. Met. Quarit. 1983.- Bd. 22, № 22. - P. 447-452.

29. Черненко В.И. Концентрационная поляризация при неустановившемся режиме электролиза синусоидальным током однополупериодного выпрямления / В.И. Черненко, К.И. Литовченко // Электрохимия. 1968. - Т. 4, вып. 12. -С. 1452-1459.

30. Черненко В.И. Электродная поляризация при наложении переменного и постоянного токов / В.И. Черненко, М.А. Лошкарев, Н.Ж. Левитин // Электрохимия. 1963. - Т. 37, вып. 5. - С. 1015-1023.

31. Ibl N. Some theoretical aspects of pulse electrolysis / N. Ibl // Surface Technology. 1980. - V. 10, - P. 81-104.

32. Гаджиев С.М. Эффекты сильных электрических полей в солевых расплавах: автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата химических наук / С.М. Гаджиев. Киев : ИОНХ Академии наук УССР, - 1984. -20 с.

33. Волькенштейн М.В. Колебания молекул / М.В. Волькенштейн, Л.Н. Грибов и др.. М.: Наука, 1972. - С. 699.

34. Крэкнелл А. Поверхность Ферми : пер. с англ. / А. Крэкнелл, К. Уонг. Англия, 1973. / Под ред. В.Я. Кравченко. - М.: Атомиздат, - 1977. - С. 352.

35. Здрок А.Г. Применение теории электрических цепей для исследования явлений в гальванических ваннах / А.Г. Здрок, А.Н. Симин, А.С. Здрок, А.В. Шамарин // Электричество. 1993. - № 2. - С. 51-56.

36. А.с. №910866 СССР. МКИ С 25 С 21/12. Установка для питания гальванических ванн асимметричным током / Р.С. Курамшин и др. // Бюл. изо-брет. 1982.

37. А.с. №960321 СССР. МКИ С 25 С 21/12. Устройство для питания гальванических ванн периодическим током / К.С. Никонов и др. // Бюл. изо-брет. 1982.

38. А.с. №933824 СССР. МКИ С 25 С 21/12. Устройство для питания электролизных ванн периодическим током с обратным импульсом / В.А. Горо-дицкий и др. //Бюл. изобрет. 1982.

39. А.с. №794092 СССР. МКИ С 25 С 3/06. Способ питания электролизера пульсирующим током / С.А. Гольдштейн и др. // Бюл. изобрет. 1981.

40. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. В 2 т. / под общ. Ред. А.А. Федорова. М. : Энергоатомиздат, 1987. - Т.1. Электроснабжение. - 592с.: ил.

41. Хамаев В.А. Известия вузов / В.А. Хамаев, А.К.Кравцов // Химия и химическая технология. 1976, - № 12.

42. Неуймин О.А. Конструктивные особенности преобразовательных агрегатов ОАО «Российская электротехническая компания» / О.А. Неуймин // Промышленная энергетика. 2003. - № 3.

43. А.с. №788315 СССР. МКИ Н 02 М 9/06. Компенсированный реверсивный преобразовательный агрегат / Ю.И. Хохлов // Бюл. изобрет. 1980.

44. А.с. №120579 СССР. МКИ С 25 С 11/12. Способ электролитического рафинирования меди / Ф.К. Бойко // Бюл. изобрет. 1985.

45. Сагдеев Р. 3. Основы физики плазмы / Р.З. Сагдеев, Т.М. Розенблюм. -М.: Энергоатомиздат, 1983.

46. Френсис Г. Ионизационные явления в газах: пер. с англ. / Г. Френсис, под ред. А.И. Настюхи, Н.Н. Семашко. М.: Атомиздат, 1964.

47. Финкельбург В. Электрические дуги и термическая плазма / В. Фин-кельбург, Г. Меккер. М.: Издательство иностранной литературы, 1961.

48. Свенчанский А.Д. Электротехнологические промышленные установки: Учеб. для ВУЗов / И.П. Евтюкова, J1.C. Кацевич, Н.М. Некрасова, А.Д. Свенчанский ; под ред. А.Д. Свенчанского. М.: Энергоиздат, 1982.

49. Егоров А.В. Электроплавильные печи черной металлургии / А. В. Егоров. М.: Металлургия, 1985. - 280 с.

50. Schtilbe Н. Flexible Anlaqen zur Erwarmunq diinner Bander im induktiven Querfeld / H. Schulbe, A. Nikanorov, B. Nacke // Elektrowarme International (Zeitschrift fur elektrothermische Proztsse). 2004, - № 2. - S. 69-74.

51. Flech Ch. Steuerunqsentwurf fur die inductive Erwarmunq von Thixo-Aluminiumleqierunqen / Ch. Flech, A. Schobohm // Elektrowarme International (Zeitschrift fur elektrothermische Proztsse), 2004, № 2. S. 82-85.

52. Высокочастотный нагрев диэлектриков и полупроводников / Под общ. ред. А.В. Нетушила. М., -JI.: Госиздат, 1959.

53. Миронов Ю.М. Электрооборудование и электроснабжение электротермических, плазменных и лучевых установок : Учеб. пособие для ВУЗов / Ю.М. Миронов, А.Н. Миронова. М.: Энергоатомиздат, 1991. -376с.: ил.

54. Миронов Ю.М. Сравнительный анализ применяемых различных родов тока на ДСП / Ю.М. Миронов, А.Н. Миронова // Сталь. 1996, №11.

55. Нус Г.С. Рудно-термическая шлаковая электропечь постоянного тока с поляризацией донной фазы для переработки техногенных продуктов, содержащих цветные металлы / Г.С. Нус // Промышленная энергетика. 2004, - №4. -С. 33-37.

56. Кручинин A.M. Вопросы теории электрической дуги дуговых сталеплавильных печей / A.M. Кручинин, А. Савицки // Przeglad Elektrotechniczny, 1996.-N 12.-S. 330-334.

57. Kuhlov P. Erqebnise aus Untersuchunqen an Drehstrom-Lichtboqenofen-Schmelz- und Pfannenofen / P. Kuhlov // Workshop Elektroprozesstechnik Erwar-men und Schmelzen mit elektrothermischen und alternativen Verfahren. Ilmenau, Germany. - Ilmenau, 2004.

58. Макаров А.Н. Анализ энергетических характеристик высокомощных дуговых сталеплавильных печей / А.Н. Макаров, Р.А. Макаров, В.В. Воропаев // Электричество. 2004. - № 5. - С. 34-36.

59. Федоров А.А. Основы электроснабжения промышленных предприятий : учебник для ВУЗов / А.А. Федоров, В.В. Каменская. М. : Энергоатом-издат, 1984.

60. Кулинич В.А. Однофазный управляемый реактор с коррекцией формы постоянного тока / В.А. Кулинич // Электротехника. 1980. - № 15. - С. 44.

61. Бронштейн Б.В. Высшие гармонические токов и напряжений в рабочих режимах ДСП / Б.В. Бронштейн, Р.В. Минаев // Электричество. 1980. - № 3. - С. 60.

62. Буре А.Б. Разработка системы электропитания электротехнологических установок с улучшенными показателями качества электрической энергии : автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук / А.Б. Буре. -М.: МЭИ, 1998.-20 с.

63. Бедин М. Дуговая печь с питанием через насыщенный реактор / М, Бедин, М. Романо // Электрометаллургия. 2004. - № 4. - С. 15-20.

64. Лоханин А.К. Особенности перенапряжений, возникающих при отключении печных трансформаторов вакуумными выключателями / А.К. Лоха-нин, С.А. Бушуев, Д.А. Матвеев, В.Л. Рабинович // Электротехника. 2005. - № 5. - С. 26-30.

65. Klein Н., Jumque J.L., Meierling P., Meger P. // VI European Electric Steelmaking Conference, Dusseldorf, June 13-15, 1999. P 8-9.

66. A.c. №1104343 СССР. МКИ F 27 В 3/08. Электродуговая печь постоянного тока / Т.С. Золян // Бюл. изобрет. 1984.

67. А.с. №2747793 СССР. МКИ С 21 С 5/52. Способ плавки металлов и сплавов в дуговой печи / Г.А. Воронин, И.Т. Прошкин, В.М. Эдемский // Бюл. изобрет. 1978.

68. Кошелев А.А. Источники питания для дуговых печей постоянного тока нового поколения / А.А. Кошелев, С.В. Шуравин // Промышленная энергетика. 2003.-№ 3. - С. 38-43.

69. Грановский В.Л. Электрический ток в газе / В.Л. Грановский. М. : Наука, 1971.-С.573.

70. Капцов Н.А. Электрические явления в газе и вакууме / Н.А. Капцов. -М.: ОГНЗ Гостехиздат, 1947.

71. Бахтаев Ш.А. Процессы коронного разряда на микроэлектродах и электротехнологические аппараты с их использованием : автореферат дисс. на сиск. уч. степени канд. техн. наук / Ш.А. Бахтаев. Алматы : Алматинский институт энергетики и связи, 2004. - 20 с.

72. Фейнман Р. Фейнмановские лекции по физике : пер. с англ. / Р. Фейн-ман, Р. Лейтон, М. Сэндс / Под ред. Я.А. Смолянского. М.: Мир, 1976. - Т.4. Кинетика. Теплота. Звук. - 496 е.: ил.

73. Фейнман Р. Фейнмановские лекции по физике : пер. с англ. / Р. Фейнман, Р. Лейтон, М. Сэндс / Под ред. Я.А. Смолянского. М.: Мир, 1976. - Т.З. Излучение. Волны. Кванты. - 496 е.: ил.

74. Фейнман Р. Фейнмановские лекции по физике : пер. с англ. / Р. Фейн-ман, Р. Лейтон, М. Сэндс / Под ред. Я.А. Смолянского. М. : Мир, 1977. - Т.7. Физика сплошных сред. - 287 е.: ил.

75. Блинов Ю.И. Токи и напряжения промышленных сетей при питании мощных ламповых генераторов / Ю.И. Блинов // Электричество. 1995. - № 10. -С. 13.

76. Николаев Г.А. Специальные методы сварки / Г.А. Николаев, Н.А. Ольшанский. М.: Машиностроение, 1975. -232 с.

77. Рыбаков В.Н. Дуговая и газовая сварка / В.Н. Рыбаков. М.: 1986.

78. Роговой М.Д. Исследование и разработка оборудования для полуавтоматической сварки пульсирующим током : автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук / М.Д. Роговой. Санкт-Петербург : Институт сварки России, 1997. - 17 с.

79. Рудык С.Д. Перспективные источники сварочного тока / С.Д. Рудык, В.Е. Турганинов, С.Н. Флоренцев // Электротехника. 1998. - № 7. - С.- 8.

80. Алехин В.А. Регулятор на симметричном тиристоре для дуговой электросварки / В.А. Алехин // Электротехника. 1999. - № 7. - С. 61-64.

81. А.с. №1798933 СССР. МКИ Н 05 В 39/02. Осветительное устройство / А.Н. Филиппов, В.М. Сидоркин //Бюл. изобрет. 1993.

82. А.с. №1292210 СССР. МКИ Н 05 В 37/02 // Н 02 J 3/18. Облучательная установка / П.В. Гаврилов, В.Г. Волков и др. // Бюл. изобрет. 1987.

83. А.с. №93052806/07 Россия. МКИ Н 05 В 39/09 // Н 02 М 1/08. Прерыватель указателей поворотов / А.Г. Карасев, С.Л. Макаров, Ю.А. Смуров // Бюл. изобрет. 1993.

84. Патент №2094962 России. МКИ 6 Н 05 В 39/09. Способ электропитания ламп накаливания / Л.Н. Касимов, Е.С. Шаньгин // Бюл. изобрет. 1997.

85. А.с. №1467802 СССР. МКИ Н 05 В 39/02. Способ питания ламп накаливания от сети переменного тока / С.М. Вугман, В.Д. Дудинов и др. // Бюл. изобрет. 1989.

86. А.с. №788453 СССР. МКИ Н 05 В 39/00. Устройство для питания ламп накаливания / В.В. Зайцев // Бюл. изобрет. 1982.

87. А.с. №1372634 СССР. МКИ Н 05 В 39/04. Стабилизированный источник светового потока / А.В. Гохман, Ю.С. Григорьев // Бюл. изобрет. 1988.

88. Булатов О.Г. Тиристорные схемы включения высокоинтенсивных источников света / О.Г. Булатов идр..-М. : Энергия, 1975.

89. А.с. №876652 СССР. МКИ Н 05 В 39/04. Способ регулирования светового потока газоразрядных ламп / А.З. Аксельрод, В.В. Барсуков, A.M. Евсю-ков и др. // Бюл. изобрет. 1981.

90. Рохлин Г.Н. Разрядные источники света : 2 изд., перераб. и доп. / Г.Н. Рохлин. - М : Энергоатомиздат, 1991. - С.442-445, 606.

91. Иванов А.П. Электрические источники света. Лампы газового разряда/А.П. Иванов. -М.: Госэнергоиздат, 1948.

92. Маршак И.С. Импульсные источники света : -2 изд., перераб. и доп. / Маршак И.С. и др., под общ. ред. И.С. Маршака. М.: Энергия, 1978.

93. Бутаева Ф.А. Влияние параметров разряда на интенсивность резонансных линии ртути 1850А и 2537А / Ф.А. Бутаева, В.А. Фабрикант // Техническая физика. 1948. - Т. 18, вып. 9. - С. 1127-1135.

94. Пляскин П.В. Основы конструирования электрических источников света / П.В. Пляскин, В.В. Федоров, Ю.А. Буханов. М. : Энергоатомиздат, 1983.

95. Фабрикант В.А. Механизм излучения газового разряда / В.А. Фабрикант // Труды Всесоюз. Электротехнического института : Электронные и ионные приборы , под ред. П.В. Тимофеева. -М.: Госэнергоиздат, 1940. Вып. 1.-С. 236-296.

96. Гудзенко Л.И. Плазменные лазеры / Л.И. Гудзенко, С.И. Яковенко. М.: Атомиздат, 1978. - 256 с.

97. Гаврилюк А.П. Резонансные лазерные воздействия эффективный метод управления состоянием газа и плазмы / А.П. Гаврилюк, И.В. Краснов, С.П. Полютов, Н.Я. Шапарев // Известия ВУЗов. Физика. -1999. - Т. 42. - № 8, -С. 96-105

98. Ахчезер А.И. Коллективные колебания в плазме / А.И. Ахчезер, И.А. Ахчезер, Р.В. Половин, А.Г. Ситенко, К.Н. Степанов. М. : Атомиздат, 1964.

99. А.с. №698121 СССР. МКИ Н 03 F 9/00. Способ усиления электромагнитных колебаний / Г.Г. Асеев, Г.Г. Кузнецова, Н.С. Репалов и др. // Бюл. изобрет. 1979.

100. А.с. №59752 СССР. МКИ Н 03 F 21/00. Способ усиления электромагнитных колебаний / Ю.А. Кацман // Бюл. изобрет. 1941.

101. А.с. №244017 СССР. МКИ Н 03 F 21/00. Описание для радиоприема / А.И. Яковлев // Бюл. изобрет. 1931.

102. Вагин Г.Я. Построение систем электроснабжения промышленных предприятий с учетом электромагнитной совместимости / Г.Я. Вагин // Промышленная энергетика. 2005.-№2. - С. 38-43.

103. ГОСТ 30072-95. Совместимость технических средств электромагнитная. Термины и определения.

104. ГОСТ 13109-97. Показатели качества электроэнергии.

105. Иванов B.C. Режимы потребления и качество энергии систем электроснабжения промышленных предприятий / B.C. Иванов, В.И. Соколов. М. : Энергоатомиздат, 1987.

106. Розанов Ю.К. Современные методы улучшения качества электрические энергии / Ю.К. Розанов, М.В. Рябчицкий // Электротехника. 1998. - №3. -С. 10-17.

107. Абрамов А.И. Непосредственный преобразователь частоты с улучшенной формой тока / А.И. Абрамов // Электротехника. 1998. - № 3. - С.37.

108. Агунов М.В. Новый подход к измерению электрической мощности / М.В. Агунов, А.В. Агунов, Н.М. Вербова // Промышленная энергетика. 2004. - №2.-С. 30-33.

109. Кучумов JI.A. Вопросы измерения параметров электрических режимов и гармонических спектров в сетях с резкопеременной и нелинейной нагрузками / JI.A. Кучумов, А.А. Кузнецов, М.В. Сапунов // Промышленная энергетика. 2005. - № 3. - С. 44-48.

110. Куренный Э.Г. Оценка несинусоидальности напряжения при анализе качества электроэнергии / Э.Г. Куренный, А.П. Лютый // Электричество. -2005.- №8. -С. 2-9.

111. Осика Л.К. Современные требования к измерительным приборам для целей коммерческого учета электроэнергии / Л.К. Осика // Электричество. -2005. № 3. - С. 2-9.

112. Джус И.Н. Расчет цепей с несинусоидальными токами / И.Н. Джус // Электричество. 2004. - № 9. - С. 65-66.

113. Хусаинов Ш.Н. Мощностные характеристики несинусоидальных режимов / Ш.Н. Хусаинов // Электричество. 2005. - № 9. - С. 63-70.

114. Родькин Д.И. Показатели энергопроцессов в сети с полигармоническим напряжением и током / Д.И. Родькин, А.В. Бялобрежеский, А.И. Ломонос // Электротехника. 2004. - № 6. - С.37-42.

115. Добрусин Л.А. Расчет Фильрокомпенсирующих устройств / Л.А. Добрусин // Электротехника. 1980. - № 11. - С. 37-59.

116. Добрусин Л.А. Фильрокомпенсирующие устройства с тиристоным управлением / Л.А. Добрусин // Электротехника. 1981. - № 12. - С. 45-54.

117. Железко Ю.С. Стратегия снижения потерь и повышение качества электроэнергии в электрических сетях / Ю.С. Железко // Электричество. 1992. - № 5.

118. Гайтов Б.Х. Построение аксиальных многофазных трансформаторов / Б.Х. Гайтов // Электротехника. 2004. - № 7. - С. 36-41.

119. Руденко B.C. Основы преобразовательной техники: 2 изд., пере-раб. и доп. / B.C. Руденко, В.И. Сенько, И.М. Чиженко. - М. : Высшая школа, 1980.-424 с.

120. Розанов Ю.К. Основы силовой преобразовательной техники / Ю.К. Розанов. М.: Энергия, 1979. - 323 с.

121. Жежеленко И.В. Качество электроэнегии на промышленных предприятиях / И.В. Жежеленко, М.Л. Рабинович, В.М. Божко. Киев : Техника, 1980.

122. Черепанов В.В. Методика анализа несинусоидальных режимов систем электроснабжения промышленных предприятий / В.В. Черепанов // Электротехника. 1989. - № 12. - С. 35.

123. Родыгин А.В. Расчет интегральных характеристик высших гармоник сетевого тока вентильного преобразователя / А.В. Родыгин, В.В. Черепанов // Электротехника. 1989. - № 11. - С. 77.

124. Лабунцов В.А. Компенсаторы неактивной мощности на вентилях с естественной коммутацией / В.А. Лабунцов, Е.Е. Чаплыгин // Электричество. -1996. № 9. - С. 55-59.

125. Muller G. Elektrische Maschinen. Theorie rotiender elektrischer Maschi-nen / G. Muller Berlin : VEB Verlag Technik, 1976. -772 s.

126. Bonfert К. Betriebsverhalten der Synchronmaschine / K. Bonfert Berlin : Gottingen. Heidelberg: Springer - Verlag, 1962.

127. Бобков В.А. Система "трансформатор-управляемый выпрямитель-электролизер галлия" / В.А. Бобков, А.В. Бобков, B.C. Копырин // Промышленная энергетика. 2003. - № 3. - С. 43-45.

128. Kuhlmann К. Theoretische Elektrotechnik / К. Kuhlmann Basel: Birkchauser, 1951. Band 3.

129. Тонкаль B.E. Применение понятия энергии для анализа энергетических процессов в системах с вентильными преобразователями / В.Е. Тонкаль, В.Я. Жуйков, С.П. Денисюк // Электричество. 1987. - № 7. - С. 36-38.

130. Кадомский Д.Е. Активная и реактивная мощности характеристики средних значений работы и энергии периодического электромагнитного поля в элементах нелинейных цепей / Д.Е. Кадомский // Электричество. - 1987. - № 7.- С. 39-42.

131. Черакшев Ю.С. Расчет индуктивности катушек с магнитопроводом при несинусоидальной форме тока / Ю.С. Черакшев // Электричество. 1994. -№ 9. - С. 57-59.

132. Кучумов JI.A. Использование метода гармонического баланса для расчета несинусоидальных и несимметричных режимов в системах электроснабжения / JI.A. Кучумов, Н.Н. Харлов, А.В. Пахомов // Электричество. 1999.- № 12.-С. 10-20.

133. Основы теории цепей: Учебник для вузов / Г.В. Зевеке, П.А. Ион-кин, А.В. Нетушил, С.В. Страхов. М.: Энергоатомиздат, 1989.

134. Свенчанский А.Д. Автоматизация электротермических установок / А.Д. Свенчанский, 3.JI. Трейзон. М.: Энергия, 1968. -264 е.: ил.

135. Шубладзе A.M. Оптимальные автоматические настраивающиеся общепромышленные регуляторы / A.M. Шубладзе, С.В. Гуляев, А.А. Шубладзе // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2002. - № 10.

136. Шубладзе A.M. Адаптивные промышленные ПИД регуляторы / A.M. Шубладзе, С.В. Гуляев, А.А. Шубладзе // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2003. - № 7.

137. Литовка Ю.В. Система оптимального управления гальваническим процессом хромирования / Ю.В. Литовка, A.M. Елизаров // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2002. - № 5.

138. Лукошенков А.В. Компьютерная система автоматизированного контроля электротехнологических процессов в электродуговых печах / А.В. Лукошенков, А.А. Фомичев, А.А. Петрусевич // Электрометаллургия. 2001. - № 5.

139. Кругляк К. Одноплатные компьютеры для встраиваемых систем / К. Кругляк // Современные технологии автоматизации. 2003. - № 4.

140. Бармин А. Устройства локальной автоматики. Микроконтроллеры / А. Бармин // Современные технологии автоматизации. 2003. - № 4.

141. Иванушкин В.А. Кожеуров В.Н. Сарапулов Ф.Н. Моделирование регулятора мощности дуговой электропечи с управляемой зоной нечувствительности / В.А. Иванушкин, В.Н. Кожеуров, Ф.Н. Сарапулов // Электротехника.-2006.-№ 1.-С. 33-36.

142. Solowjew W. Realizacja systemow automatycznego sterowania na PLS / W. Solowjew, I. Bulatowa // Materialy XIII Krajowej Konferencji Automatyki, 21-24 Wrzesnia, Opole, Poland, Opole, 1999. - V. 2. - P. 51-54.

143. Ершов М.С. Модель нечеткой логики управления узлами нагрузки систем электроснабжения промышленных комплексов / М.С. Ершов, И.О. Руп-чев // Промышленная энергетика. 2002. - № 2.

144. Еременко Ю.И. Об интеллектуализации задач управления металлургическими процессами / Ю.И. Еременко // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. 2002. - № 9.

145. Галушкин А.И. Основы нейроуправления / А.И. Галушкин // Нейрокомпьютеры: разработка и применение. 2002. - № 9.

146. Обморошев А.Н. Введение в теорию колебаний / А.Н. Обморошев. -М.: Наука, 1965.-277 е.: ил.

147. Стрелков С.П. Введение в теорию колебаний / С.П. Стрелков. М.: Наука, 1964.-440 с.

148. Бидерман B.J1. Теория механических колебаний / B.J1. Бидерман. -М.: Высшая школа, 1980. 480 е.: ил.

149. Бутенин JI.B. Теория колебаний / J1.B. Бутенин. М.: Высшая школа, 1963.- 178с.

150. Справочник по сопротивлению материалов / Г.С. Писаренко, А.П. Яковлев, В.В. Матвеев. Киев : Наукова думка, 1975. - 704 с.

151. Кин Н. Тонг. Теория механических колебаний / Н. Тонг Кин : под ред. А.П. Синицына. М.: Машгиз, 1963. - 351с.

152. Бабаков И.В. Теория колебаний : -3 изд. / И.В. Бабаков. М.: Наука, 1968.-560 с.: ил.

153. Савельев И.В. Курс общей физики: учеб. пособие. В 3 т. / И.В. Савельев. -М. : Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987. Т.1. Механика. Молекулярная физика. - 432с.: ил.

154. Рид М. Методы современной математической физики: пер. с англ. В 2 т. / М. Рид, Б. Саймон. М. : Мир, 1987. - Т. 2. Гармонический анализ. Самосопряженность.

155. Свидетельство на объект интеллектуальной собственности № 8 Республики Казахстан. Теоретические основы возбуждаемых резонансных явлений в электротехнологических процессах / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына и др. // Бюл. изобрет,- 1994. № 1.

156. Птицына Е.В. Теоретическое обоснование резонансных процессов / Е.В. Птицына // Проблемы комплексного развития регионов Казахстана : тез. докл. науч. конф. Алматы : КазгосИНТИ, 1996. С.21-26.

157. Птицына Е.В.Работа дуговых печей малой емкости при питании током сложной формы / Е.В. Птицына, А.Б. Кувалдин // Электрометаллургия. № 2.-2006.-С. 26-35.

158. Бойко Ф.К. Исследование процесса электролиза при питании током, кривая которого имеет сложную форму / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Промышленная энергетика. 1996. - № 2. - С. 23-26.

159. Politechniki Czestochowskiej. Czestochowa-Poraj. Poland. Czestochowa-Poraj, 2003. - C. 200-202.

160. Кувалдин А.Б. Действие токов сложной формы на электролит / А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына// Электротехнические материалы и компоненты : тез. V Международной конференции. Алушта, Крым. - Алушта, 2004. - С.360-362.

161. Семенченко В.И. Избранные главы теоретической физики / В.И. Се-менченко // М.: Просвещение, 1966. 395 с.

162. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии : 2 изд., перераб.и доп. / С.С. Воюцкий. -М.: Химия, 1976. - 512 с.

163. Таев И.С. Электрические аппараты управления (и распределительных устройств) / И.С. Таев. М.: Высшая школа, 1969. - 444 е.: ил.

164. Богородицкий Н.П. Электротехнические материалы : 7 изд., пере-раб. и доп. / Н.П. Богородицкий, В.В. Пасынков, Б.М. Тареев. - JI. : Энерго-атомиздат. Ленингр. Отделение, 1985. - 304 е.: ил.

165. Нгуен Куок Ши. Исследование индукционных и дуговых плазмотронов : автореферат дисс. на соискание ученой степени докт. техн. наук / Нгуен

166. Куок Ши. Санкт-Петербург : Петербургский государственный технический университет, 2002. - 40 с.

167. Пред. пат. № 10246 Республики Казахстан. Способ повышения эффективности электрических источников света / Ф.К. Бойко, А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына и др. // Бюл. изобрет. 2001. - №5.

168. Гинзбург В.JI. Распространение волн в плазме / В. Л. Гинзбург. М.: Физматгиз, 1960.

169. Левданский В. В. К влиянию резонансного излучения на силу, действующую на аэрозольную систему / В.В. Левданский // Физическая химия. -1991.-Т. 64,-вып. 7,-С. 19-27.

170. Бойко Ф.К. Установки инфракрасного нагрева и оптические излучатели с питанием током сложной формы / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына, С.Ф. Кру-тоус. Павлодар : науч.-издат. центр Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова, 2005. - 153 с.

171. Савельев И.В. Курс общей физики: учеб. пособие. В 3 т. 2 изд., испр. / И.В. Савельев. - М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1982. - Т. 2. Электричество и магнетизм. Волны. Оптика. - 496 е.: ил.

172. Пискунов Н.С. Дифференциальное и интегральное исчисление : В 2 т. / Н.С. Пискунов. М.: Наука, 1978. - 456 с.

173. Rabiner L.R. The chirp Z-transform algoritm / L.R. Rabiner, R. V. Schafer, С. M. Rader // IEEE Trans. 1969.

174. Harris F.J. On the use of windows for harmonic analysis with the discrete Fourier transform / F. J. Harris // Proc. IEEE. 1978.

175. Harris F.J. On the use of windows for harmonic analysis with the discrete Fourier transform / F. J. Harris // Proc. IEEE. 1978.

176. Пат. 1984 Республики Казахстан. Способ нагрева металла плазменной дугой постоянного тока / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына и др. // Бюл. изобрет. -1995.-№1.

177. Кувалдин А.Б. Эффективность использования токов сложной формы для питания электротехнологических установок. / А.Б. Кувалдин, Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Электротехника. 1995. - № 9. - С.36-38.

178. Птицына Е.В. Исследование на физической модели промышленной дуговой плавильной печи / Е.В. Птицына // Вестник МЭИ. 2006. - № 8. - С. 45-51.

179. Веников В.А. Теория подобия и моделирования / В.А. Веников. М. : Высшая школа, 1984, - 439 с.

180. Ивоботенко Б.А. Планирование эксперимента в электротехнике / Б.А. Ивоботенко, Н.Ф. Ильинский, И.П. Копылов. -М.: Энергия, 1975. 184 с.

181. Венецкий И.Г. Основы математической статистики / И.Г. Венецкий, Г.С. Кильдишев. М.: Горстатиздат, 1963. - 308 с.

182. Смирнов Н.В. Курс теории вероятности и математической статистики / Н.В. Смирнов, И.В. Дунин-Барковский. М.: Наука, 1965. - 511 с.

183. Бойко Ф.К. Проблемы промышленности и экологии / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Ученые записки Павлодарского государственного университета : науч. журнал Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова. 1997. - №1. - С. 28-34.

184. Бойко Ф.К. Металлургические процессы в электрических печах с использованием резонансных колебательных явлений / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Современные проблемы электрометаллургии стали : тез. докл. Челябинск : ЧГТУ, 1990. - С. 62.

185. Кувалдин А.Б. Электролизные и дуговые электротехнологические установки с питанием током сложной формы / А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // ВЭЛК-2005 : тез. докл. Всерос. электротехн. конф. М. : Академия, 2005. С. 212-213.

186. Птицына Е.В. Влияние на электрическую сеть электротехнологических установок с питанием током сложной формы / Е.В. Птицына // Электротехника. 2001. - № 8. - С. 11-16.

187. Хейфец В.А. Электролиз никеля / В.А. Хейфец, Т.В. Грань М. : Металлургия, 1975.

188. ГОСТ 9.305-84. Покрытия металлические и неметаллические органические.

189. ГОСТ 9.302-88. Покрытия металлические и неметаллические органические. Методы контроля.

190. Бойко Ф.К. Зависимость напряжения на электролизерах / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына и др. // Повышение эффективности и надежности электроснабжения больших городов и мощных промышленных установок : сб. науч. трудов. М.: МЭИ, 1984. - Вып. 621. - С. 45-48.

191. Бойко Ф.К. Результаты исследования режимов электролиза химических производств / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Рациональное использование электрической энергии на предприятиях нефтехимических комплексов : тез. докл. науч. конф. Омск : 1984, - С.28-29.

192. Бойко Ф.К. Влияние режима преобразования переменного тока в постоянный на технико-экономические показатели электролиза / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Электрохимическая энергетика : тез. докл. науч. конф. М. : МЭИ, 1984, - С.82.

193. Бойко Ф.К. Факторы, влияющие на интенсивность процессов электролиза / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Основные направления экономии энергоресурсов в республике : тез. докл. науч. конф. Фрунзе : 1989, - С.44-45.

194. Бойко Ф.К. Методика определения рациональных режимов электролиза / Ф.К. Бойко, А.Б. Кувалдин, Е.В. Птицына // Наука и новая технология в развитии Павлодар-Экибастузского региона : тез. докл. обл. науч.-техн. конф. -Алматы : Былым, 1993. С.30-31.

195. Васильева JI.C. Расчет потерь в стали при несинусоидальной форме кривой напряжения питания / JI.C. Васильева, И.Н. Завалина, Р.С. Калинер // Электротехника. 1970. - № 11. - С. 46-49.

196. Быстрицкий Г.Ф. Выбор и эксплуатация силовых трансформаторов / Г.Ф. Быстрицкий, Б.И. Кудрин. М.: Издательский центр "Академия", 2003.

197. Миронов Ю.М. Закономерности электрических режимов дуговых сталеплавильных электропечей / Ю.М. Миронов // Электричество. 2006. - № 6.- С. 56-62.

198. Бессонов JI.A. Нелинейные электрические цепи / JI.A. Бессонов. -М.: Высшая школа, 1977. 343 с.

199. Розенблат М.А. Магнитные усилители с самонасыщением / М.А. Ро-зенблат. -M.-JI.: Госэнергоиздат, 1961. 247 с.

200. Карасев В.В. К расчету потерь в стали трансформаторов и реакторов преобразовательных устройств /В.В. Карасев // Электротехника. 1973. - № 3.

201. Дружинин В.В. Зависимость потерь на перемагничивание от частоты переменного тока и амплитуды индукции горячекатаной электротехнической стали при частоте 0,4-20 кГц / В.В. Дружинин, А.З. Векслер, JI.K. Куренных // Электричество. 1974. - № 7.

202. Карасев В.В. Потери в электротехнической стали при наличии постоянной и переменной составляющих магнитного поля / В.В. Карасев, С.Б. Семенова // Электротехника. 1975. - № 4. - С. 28-31.

203. Бойко Ф.К. Расчет дросселей, используемых для получения токов сложной формы / Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына // Вестник ПГУ : науч. журнал

204. Павлодарского государственного университета им. С. Торайгырова. 2001. - № 4.-С. 192-202.

205. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: в 2 т. / Под общ. ред. А.А. Федорова М.: Энергоатомиздат, 1987. - Т.2. Электрооборудование. - 592 с.; ил.

206. Пред. пат. №3269 Республики Казахстан. Способ усиления электрического тока // Ф.К. Бойко, Е.В. Птицына и др. // Бюл. изобрет. 1996. - № 2.