автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Режимы питания ламп осветительных и облучательных установок в сельском хозяйстве

- з MAP 1997

На правах рукоппся

K042TKG3 Нгколаа Петрович

ПИТЛШ 1Ш ОСЕЗТЯШШК и ОЕЗТЧИЗЛБмХ 7СТА5СБСК Б GZJbCKCM 2СЙ-ЙСТВЗ

СпзЕга-тзность 05.20.02 -се.тьсксхозя2стзенногэ посизводстза

А з ; о р з î 5 р a ï дгссертагсяи на созсяаззэ ученой степэ£ яащзетта Tsxsnecxcc наук

ЧЕЛЯБШСК - I3S7

геСота выпажена з .~ir.SE ско:: государственной сельскохозяйственно?: акздеьиг.

'¿аучнш': руководитель - кандидат техпггескг: наук,

профессор В.А.Козлнскп£

СХтиддальные сддонзнтк - лектор технически: наук,

профессор В.Н.Кариоз кандидат технических наук, доцент З.Г.Быксз.

Зедугее предхрхлтде - АСЗХ "Тд^ртагрзпроизкаргс" (г. Икевск).

саплга со

стохтся " " ис*сЛ>гм. 1337 ^ _ ю

Чс.'.

на заседензг дгссертазгснногс совета ~ 122.45.02 Челябинского государственного агроензенерноге университета по адресу: 454033, г. Челяб2нск, пр. Ленина, 75.

2 дгссертадцеГ: 1.<сп:-:с ознакомиться з библиотеке Челябинском государственного агрогк^екернэго уккзеритетй.

Автореферат разослан " ^ " 13=7 г.

Учзнк2 секретарь дхссесталгокЕого совета ' Л. А.. Смелее

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Ка электрическое освещение и облучение ^пользуется до 25% расходуемой в сельскохозяйственном пропз-эдстве электроэнергии. Большинство осветительных (07) и облуча-гльных (ОСУ) установок работает при пониженном качестве напря-;ния сети, что существенно ухудшает показатели их работы. При-шение современных ступенчатых (тепа СРЕТТ) в фазоимпульсных гида ШТТ, СТС2, СТС2М) стабилизаторов напряжения не всегда ¡еспечивает эффективную работу ламп ОУ" и ОСУ. Для устройств ?упенчатого типа актуальны вопросы упрощения схемы переключения гристоров, повышения стабильности выходного напряжения, возмог-)сти ограничения пусковых токов ламп накаливания (JE). Фазоим-■льсные устройства характеризуются искаженной формой кривой в годного напряжения, что приводит к ряду негативных последствий, частности, работа широко применяемой схемы включения разрядной 1мпы (РЛ) с индуктивным балластом (КБ) от аппарата ШТТ малозф-¡ктивна, так как потребляемая лампой активная мощность и поток лучения быстро сикаются при повышении напряжения сети. В свя-. с этим, остаются актуальными многие вопросы, связанные с ра-той комплекта РЛ-ИБ от устройств с фазовым регулированием нап-жения (7ФРН) и от устройств с фазовым регулированием добавоч-й ЭЛС СУФРДЭ).

Пель исследования. Повышение эффективности работы ЛН общего значения и РЛ распространенных типов, включаемых по схеме с КБ, ступенчатых и фазоимпульсных устройств стабилизации и регули-зания напряжения.

Задачи исследования. I.Разработка и исследование математи-ских моделей электрического режима комплекта РЛ-ИБ при работе 7ФР5 и от УФРДЭ, включая совместную работу с ЛН, для зариан-в стабилизации выходного напряжения устройства, стабилизации ка и стабилизации потребляемой лампой активной мощности. Опытная проверка основных выводов теории. 3.Исследование пус-вых токов ЛН общего назначения. 4.Разработка и исследование эмных решений, улучшающих параметры и расширяющих возможности рпенчатых и фазоимпульсных стабилизаторов напряжения для 07 и

Научная новизна. Разработаны математические модели электри-ского режима комплекта РЛ-ИБ при его работе от 7ФРН, имеющих тотрансформаторную схему регулирующего органа (РО), и при ра-

бота от 73РДЭ, имехсих одноступенчатую гзтстрансформатсрнуэ схему РО, позволяющие определить области эффективной работы Р.1 саз-ного типа для вариантов стабилизация выходного напряжения устройства, тока и активной мощности лампы. Разработаны математические модели электрического режима ЛН л комплекта РЛ-ИБ при их совместной работа от 7ЕгН для варианта стабилизации зыходного напряжения устройства, позволявшие определить условия эффективной работы.разрядной лапт. Установлена зависимость величины относительной кратности основного максимума пускового тока ЛН общего назначения мощностью 40-300 Зт от начальной фазы напряжения в момент включения лампы. Установлены закономерности изменения пускового броска тока ЛН при использовании предварительного "подогрева" тела накала лампы пониженным напряжением, позволяющие определить оптимальны;'! режим ограничения пусковых тскоз.ЛН общего назначения мощность!) 40-500 Вт.

Практическая ценность. Определены области эффективной работы комплекта Р.1-Ж от 70РЕ и от 7ФРДЭ для вариантов стабилизации напряжения, тока, мощности з разрядных ламп распространенных типов. С'-ддэлены условия, обеспачавааше эффективную работу разрядной лампы для случая совместной работы .ТЕ и комплекта Р.1-/Ш от аппаратов типа 1ШТТ. Обоснована приемлемая для большинства 07 и ОСУ схема стабилизатора напряжения с фазовым регулированием добавочной ЗДС, обеспечивающая эффективную работу РЛ разного типа з диапазоне стабилизации 0,9-1,1 номинального напряжения. Разработаны схемные решения, улучшавшие параметры и расширяющие возможности ступенчатых стабилизаторов напряжения для 07 а ССУ.

Реализация результатов работы. По материалам исследований и разработок изготовлены и внедрены в ряда хозяйств Удмуртской Республики стабилизаторы напряжения со ступенчатым и с фазовым регулированием добавочной ЭДС. Результаты работы использованы з учебном пособии по дисциплине "Злектрзческоз освещение и облучение" для студентов факультетов электрификация сельскохозяйственных вузов (азтор Козинский В.А.), в дипломном проектировании и научной работе со студентами факультета ЭАСХ 1&езской государственной сельскохозяйственной академии.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на научно-производственных конференциях профессор-ско-преподазательского состава (г.Ижезск, 1Э7Э-1Э93гг.), на научно-технических конфесешиях (г.Челябинск, 1983, 1985-1987, 1959гг.; г.Харькоз, 1391г.), на Всесоюзном сегж-аре "Рапюналъ-

нее :г экономное лепельзезанлэ электроэнергии з сельском хсзяйст-зе" (г.Москза, ISS3r.), на Зсесоззном научно-прслззодстзеннсм оезззанлп по применена оптического лзлученля з сельскохозяйственном прслззодстзе прл зылолнеЕлл Продовольственной программы (г.Льзсз, 1984г.), на раапренном заседании Голсзного Совета КЗГП "Человек л езет" (г.Саранск, 1985г.), на Зсесоэзном научно--тэхнлчэском семлнарэ "Опыт элзктряфаяагпа сельского хозяйства ка основе ускоренля каучно-тэхнлчэсксго прогресса" (г.Тернополь, 1Э87г.).

Публлкагдл. Основные полслэнля длссертаплл опубллкозакы з 17 печатных работах.

Структура л объем работы. Длссзртаддя состоит зз ззедзнля, • пятя глаз, заключения, сшека ллтерагуры л прллеяенпй. Оснозное содэрзашз работы лзлозеко на 153 стран—ал, табллпы л рясункл занлмаат 91 странлпу, список ллтературы лз 177 наименований занимает 15 страниц. Четыре прлло.-ешя odse:.îc:j 22S странлг; оформлены отдельном томом.

Я Л I I ' I 'J*^ Д Т— "" » Г\ГТ* 1 J W ¿ùi, ; : ¿ГлDUi^

Зо введении обоснована актуальность темы диссертации, сфор-.муллрозазы цель л задачз работы. - *

3 гтэозой главе рассмотрено современное состояние вопроса позыпшнля эфгектлвнсстл работы ламп 07 л СС7 от стабилизаторов напряжения з условиях сельскохозяйственного производства.

Зольилнстзо сельскохозяйственных сзетстехнлческлх устанозок (СС7) работают прл донизанном качастзе напряжения сети. Прл этом для многих 07 л СС7 характерно одновременное использование различных тлпоз ЛН л Обеспеченна требуемого по ГОСТ качества наполнения для потребителей сельских элзктрлческлх сетзй по целому ряду причин язляется серьезной проблемой, что зо многом оправдывает применение для СС7 устройств стабилизации переменного напряжения (7СПН).

Проведенный обзор сущзстзуглях схемных решений различных типов 7СПЕ показ ад, что дет СУ л СС7 наиболее приемлемы устройства ступенчатого типа, 73РН л УЗ?Д3. Из аналлза ллтературных ис-точнлксв установлено, что эффективность работы системы "УСПН-ОУ (0-07)" зо многом определяется тлеем стабилизатора напряжения л особенностям работы ЛН л на переменном токе промышленной частоты. Так современные ступенчатые УСПН {типа СРНТТ) характе-

ризуются неискаженной кривой выходного напряжения, однако имеют иизкую точность стабилизации и сложную схему управления переключением тиристоров. Б ряде случаев функции ограничения пусковых токов ЛН целесообразно возложить на стабилизаторы напряжения, однако подобных схем ступенчатых УСПН нет. Фазоишульсные стабилизаторы напряжения типа ШТТ (УФРН) и типов СТС2, СТС2М (УФРДЭ) имеют, соответственно, кусочно-синусоидальную (рис Л, а) и ступенчато-синусоидальную (рис.1,6) форму кривой выходного напряжения. При этом, несмотря на высокую точность стабилизации выходного напряжения, работа комплекта РЛ-ИБ от этих устройств часто оказывается малоэффективной из-за существенного снижения потребляемой лампой активной мощности и её потока излучения. В связи с этим требуют своего решения многие вопросы, связанные с работой комплекта РЛ-ИБ от УФРН и от УФРДЭ: исследование электрического ре-яима лампы и балласта для вариантов стабилизации напряжения, тока и мощности; вопросы совместной работы ЛН к комплекта РЛ-ИБ; выбор приемлемой, для большинства СС7 схемы фазоимпульсного УСПН и многие другие.

Рассмотрение существующих аналитических методов исследования работы ?Л на переменном токе промышленной частоты показало, что широко применяемый метод припасозквания с кусочно-линейной аппроксимацией кривой напряжения на РЛ позволяет создавать достаточно простые алгоритмы расчета с применением 33!.',.

Анализ литературных данных завершается постановкой задач исследования.

Вторая глаза посвящена теоретическим исследования!,: работк комплекта РЛ-ИБ и ЛН от УФРН и от УФРДЭ.

Исследуемая схема регулирующего органа (РО) УФРН состояла из повышающего автотрансформатора и типисторного ключа (рис.1,а), а схема РО УФРДЭ - из двух тиристорных ключей и автотрансформатора с ответвлениями повышенного и пониженного напряжения (рис.1,6). Электрический режим комплекта РЛ-ИБ и ЛН описывался следующими параметрами: действующими значениями напряжения сети, выходного напряжения УФРЕ (УФРДЭ), напряжения на лампе, напряжения на ИБ, действующи и средним значениями потребляемого лампой тока, потребляемой лампой активной мощностью, коэффициентами несинусоидальности кривых тока и напряжений, коэффициентом амплитуды кривой потребляемого РЛ тока.

а)

?зс.1. Исследуемые автотрансформаторные схз:,ш регулирующего органа (РО) л фор;,я кривой выходного напряжения фазсж.шульсных устройств стабдлззапда я регулирования наполнены поя: подключения комплекта РЛ-КБ:

а)устройстзо с йазовкм регулировакзем напряжения (75РН);

б)устройстэо с разовым регулирование!,! добавочной ЗДС (75РДЭ)

Б диссертанта представлены исследования: I) работы комплекта РЛ-ИБ от 75РК; 2)работы комплекта от 7ФРДЗ; 3)работы ЛН от 7ФРН з от 73РДЭ; 4) совместной работы комплекта РЛ-ИБ з ЛН от 70РН. Для каддого случая по единой методзаэ разработана :.!атаматяческая .модель электрического сезама лампы (комплекта) д проведено зссле-дованзе разработанных моделей для вариантов стабилизации напряге кая, тока, мощности.

7прс5еняе :т лдеалазацзя реальных элементоз зсследуемых электряческих цепей для принятой прямоугольной ашроясямашсг кривой напряжения на РЛ проведены известные з широко лспользу-

екыми приемам::. Это позволило составить линейные схемы за.\;а~ан::я пене:':: "Источник напряжения (IS сети - УС?:-: - комплект P.1-I3", "1Н-75Р13-комплект РЛ-ÍE", "ИН-УФРН-ЛН", "ИН-72'РЛЗ-ЛН", "ИН-УОРН--ЛН-комплект РЛ-IS". Методами теории электрически}: цепей для этих схем замещения определены мгнсггнкыэ значения напряжений, тока, модности, их искомые действующие и средние значения, коэс> фдцненты неспнусоддалькостп кризы:: тока и напряжений, коэфйпци-ект амплитуды тока РЛ. Иг выражения для мгновенного тока выведены уравнения связи между углами включения д выключения тиристора, а условие устойчдзой работы РЛ - из соотношения мгновенного выходного напряжения в момент включения тиристора к напряжения пе-резанигания лампы. Полученная для каждого рассматриваемого случая совокупность уравнений, дли математическая модель электрического режима комплекта РЛ-ИБ (ЛН) при работе от ЗгЗРЕ (У5РДЗ), в обобщенном виде представлена в табл.1 и табл.2,

где L/w, í/Aíf, Us*< I*. 1сэ* . Р# - действующие знечекдя выходного напряжения УН?Е (75РДЭ), напряжения на лампе, аапрязекдя на ¡Б, тока лампы, среднее значение тока лампы, активная мощность лампы, o.e.; - коэффициенты кеснкусоидальнооти кривых

выходного напряжения УФРН , напряжения на IS z тока лам-

пы, Ка- коэффициент амплитуды тока РЛ, o.e.; расчетное относительное значение напряжения сети, o.e.; V, V0 . J > J0 ,М ,

Mo, Q , W , Wo , H , Ho , N , <¿v > dj - текущие и начальные значения коэффициентов регулирования, определяемые условия:.": и режимом работы комплекта P.1-I3, ЛН и являющиеся функциями исходных переменных (U*. ¿¡, ß , ft-t , H¿ ,tn, 1), o.e.; h\ , ¡lz - значения "вольтсотбавки" г. "зольтспобанки", обратные коэффициентам трансформации для понижающего s повышающего ответвлений автотрансформатора, o.e.; пг - относительное значение напряжения на РЛ, o.e.; относительное значение напряжения пер-зажигания РЛ, o.e.; угол включения тиристорного ключа (для 75РН) или угол прямого переключения ключей (для У£РДЗ), рад; ß - угол выключения ключа (УОРН) или угол обратного переключения ключей (75РЛЗ),ргд; V - угол, при котором происходит перезажигаше лампы для случая работы комплекта РЛ-ИБ от УФРДЭ с паузами тока, рад; <¿k- угол между напряжением сети и током РЛ при совместной работе комплекта РЛ-ИБ и ЛН от У5РН без пауз тока лампы, рад; С - относительная постоянная времени, определяемая отношением сопротивления индуктивного элемента схемы замещения к сопротивлению резпстиг-

Нагрузка Общий вид математического выражения электрических параметров

Комплект РЛ-ИБ Р*=1ср*-и*(М/М0); <3; 1^=1^/4); КА-Д(Л ; Ку =100 V (; К^-ЮО'у/ (; К7=ЮО\/(12М*)-1

ЛИ

Таблица 2

Условия работи Общий ьид уравнений оъязп между углами Условна устойчивой работы РЛ

Работа РЛ (ЛН) от УФРН с паузами тока

Работа РЛ (ЛН) от УФРДЭ без пауз тока Р (^>,р,п<(п2,т)= о • ( ^¿«Ср-я^ОиМ-У*)!/«

Работа РЛ от УФРДЭ с паузами тока ЪША.Р.Г.ПиПг,/»)" 0

Работа РЛ от УФРДЭ с паузами тока 9 > об Р (о;,^,р,п1,т)= о sm.DC »(т/\/П/*)У'г*

Работа РЛ и ЛН от УФРН с паузами тока лампы в<оС Р ()= о вйгА &(т/\/2и*)1)1гк

Работа РЛ и ЛН от УФРН баз пауз тока лампы б .Р.Пг.т.* )= о гол/^и»)!)^

- Б -

¡¡ото элемента, лев случая созкесгзог работы РЛ 2 ЛН от 75РН,о.&.; 5 - угол, при котором топ: Л~ :: РЛ достигают кулевого значения после размыкания ключа при совместной работе ламп от УЕРН.

Разработанные математические модели описывают: 1)вариант стабилизации действунцего значения выходного напряжения УФРН или УЕРДЗ при условш: 1/п*-=1; 2)варпанг стабилизации действующего значения тока лампы, если 1*=1; 3)зарнант стабилизации активной мощности лампы (пли среднего значения тока РЛ) при условии Р*=1ср*=1. Расчет исследуемых параметров для моделируемого варианта стабилизации и принятых значений исходных переменных выполнялся на 3311 путем решения численными методами системы уравнений соответствующей математической модели. Результаты, полученные для частного случая работы комплекта РЛ-ЙЕ от У5?Н при П2= 0 и Ипя^! (система 1ЛТТ-ДБИ4Ш-ДРЛ430), согласуются с данные: теоретического анализа, проведенного лукгсом Я. А. и Агахакозам Л.Г.

Результаты исследования разработанных математических моделей доказали, что закономерности изменения электрических параметров комплекта Р1-33 при работе непосредственно от сет:: и при работе от У8РЙ (70РДЗ) существенно различаются. Бэзжейак параметром для РЛ является её мелкость, а для КБ - ток. В связи с этим для сценки электрического резпма РЛ (ИЗ) при работе от У5РК (У£?ДЭ) использованы допустите и предельно допустимые отклонения мощности (тока) от своих ношкаяькых значений, определяемые, состветст-зекно, нормальными с максимальными по ГССТ отклонениями напряхе-зия от номинального [-5% г для случая работы комплекта РЛ-

-13 непосредственно от сети.

Проведенный анализ полученных результатов теоретического исследования позволил: I)оценить электрический реким и эффективность работы РЛ и ИЕ для каждого исследуемого варианта стабилизации У5РН и УФРДЗ з основном (0,9-1,1 С/н) п максимальном (0,8-1,2 ии) диапазонах стабилизации устройства; 2)аыязить условия, позы-ггаэцпс эффективность работы РЛ разного типа при совместной работе комплекта РЛ-ИБ и ЛЕ (или другой активной нагрузки) от УЗРК (рис.2,а,б); 3)оценить тепловой регзм стандартных ПРА с ИБ для исследуемых вариантов стабилизации' УЖ и УФРДЭ; 4)выбрать схему фазоимсульоного УСПЁ для ССУ; 5)количестванко оценить значение коэффициента амплитуды тока РЛ для исследуе;.:кх вариантов стабилизации УФРН и У5РДЗ; 6)устаЕозить кадаяность перезааигания РЛ з основном и максимальном диапазонах У£?К и У5РДЗ для исследуемых вариантов стабилизации.

Рис.2. Расчотшо значзшм активной мощности розрлдгак ламп с разными относитолышш напряжениями (т) в основном диапазоне стабилизации устройства для варианта стабилизации выходного напряжения: а)работа комплекта ГЛ-ИБ от УШ1; б) совместная работа ЛН и комплекта РЛ-ИБ от УФГП прл (Р_„/Рпя)=5; в)работа комплекта РЛ-ИБ от УФРДЭ; ----т= 0,4; -----т= 0,С5

В третьей глазе представлены экспериментальные исследования электрических параметров комплекта РЛ-ИБ при работе от УЗРН, от 7ФРДЭ и исследование режима зклзэчэния ЛН на напряжение сети.

Опытная проверка результатов теоретического исследования проводилась путем измерений следупщих параметров, характеризующих электрический режим комплекта РЛ-ИБ: напряжения сети, выходного напряжения УЭРН (УФРДЭ), тока комплекта, напряжения на лампе и на балласте, модности РЛ. Измерения указанных параметров прозедеяы при .изменении напряжения сети в оснозком и максимальном диапазонах стабилизации устройства для вариантов Уп#=1,1*=1, 1Ср*=1, Р*=1 и ламп типа ЛБ40, ДРЛ400, ДРЛФ400-1, ДРТ400, ДРИ400--5, ДНаГ400-4. Экспериментальная проверка результатов расчета угла включения тиристороз, длительности пауз тока и основной гармоники зыхсдного напряжения 75РН проведена для варианта ¿/л*=1 при Пг= 0 и работе от устройства комплекта Д?Л4С0-дБЛ4С0 з диапазоне стабилизации 1,0-1,2 II. . Напряжения, ток и мощность лампы измерялись приборами измерительного комплекта типа К505, основная гармоника зыходкого напряжения 70И1 - по скале стрелочного указателя анализатора спектра типа С4-42, угол зклаченпя тирлстороз и длительность паузы тока измерялись по калиброзанной зкале осциллографа типа С1-63. 3 диссертации приведены списания: лабораторных установок, методик проведения измерений параметров комплекта РЛ-ИБ для ламп низкого и зысокого давления, методики выполнения измерений угла зклзнекия тиристоров, длительности пауз тока и основной гармоники выходного напряжения 7ФРН. Обработка экспериментальных данных и оценка точности результатов измерений проведены методами математической статистики.

Результаты опытной проверки теории показали зависимость точности расчета исследуемых параметров от наличия пауз тока, принятой прямоугольной аппроксимации кривой напряжения на РЛ, падающего характера статической ВА2 ламп низкого давления и ЗАХ ламп высокого давления при постоянной температуре колбы, разогрева или охлаждения РЛ зысокого давления при равновесной температуре её колбы. Установлено, что при работе комплекта РЛ-ИБ от 75РН и от УЗРДЭ зависимость теплового режима колбы лампы от потребляемой ею мощности у РЛ типоз ДРЛ, Д?И менее зыражена, чем у ламп типов ДРЛ'З, ДРТ и ДНаТ. Зто позволило уточнить условия эдгектнзной работы ламп указанных типов для исследуемых зариактов стабилизации 72РН и УФРДЭ. Б основном диапазоне стабилизации устройства для зсзх исследуемых вариантов стабилизации расхождение расчетных и

измеренных значений не превышало: 1)-5;'; номинального значения для всех параметров комплекта при его работе от тгрдЗ и зоэ:: тт:-поз РЛ; 2)^10% номинального значения для тока и мощности большинства типов ламп прд работе комплекта от У5РН. Расхождение расчетов и измерений для угла включения тиристороз, длительности пауз тока к основное гармоник: выходного напряжения У£РН (вариант' ■ 1/п*=1 приД1= С, комплект ДРЛ430-ДЫ1400) в диапазоне стабилизации 1,0-1,2 и р не превысило номинального значения. Результаты проведенных измерений электрических параметров в основном п максимальном диапазонах Уй?Н (У5РДЗ) для всех исследуемых вариантов стабилизации и большинства типое РЛ подтвердили основные выводы теоретического исследования.

При включении ЛН в сеть особенно опасен начальный пускозой 5росок тока, способствующий преждевременному разрушению тела на-:-:ала и сокращению срока службы лампы. В диссертации экспериментально установлена зависимость кратности пускового тока от начальной сазы напряжения в момент зключения ЛН, что явилось предодже-дгем исследований, ранее проведенных Кксррпкгом Г..". и Рудницким Е.Д. дано описание оазпаботанной лаборатопной установки и /етодикк экспериментального исоледсзания. Полученные результаты юззолили для ЛН общего назначения модностью 43-300 Зт установить обобщенную зазисимость относительной кратности пускового )роска тока от начальной ¿азы напряжения в момент включения ЛН.

Четвертая глаза посвящена разработке и исследованию студек-•атых и фазоимпульскю: УСПН для 0У и 007.

С целью увеличения срока службы ЛН з системе "УСПН-07(ОСУ)" :редложена схема ступенчатого стабилизатора напряжения с узлом »граничения пусковых токов ЛН (а. с. Ш5125?). Включение лампы :ри этом происходит з два этапа: сначала на ЛН подаете.1: понижен-;ое напряжение, "подогревающее" тело какала и увеличивающее его опротизление, а затем на "подогретую" лампу подается полнее наряжение сети. Проведенные расчетные и экспериментальные исслздо-ания позволили определить оптимальную величину напряжения "подарена" для ЛК общего назначения мощностью 40-300 Вт, которая оставляет 0,15-0,155 расчетного напряжения лампы и снижает пус-;озой бросок тока до 2-2,5 краткого. Показано, что начальный ускозой бросок тока при оптимальном напряжении "подогрева" меж-о уменьшить до максимального мгновенного значения установившееся тока, если ЛН включать в момент перехода через нуль гноенного значения напряжения. Предложен вариант такой схемы с

использованием тиристоров.

Ступенчатыз стабилизаторы напряжения тппа СРНТТ имеют сложную схему управления переключением тиристороз. Указанный недостаток устранен в разработанной схеме 7СПН на осноза оптрокных тиристоров с одноступенчатым регулированием добавочной ЭДС (а.с. ,?ё566674). На основе предложенной схемы переключения отпаек первичных полуобмоток трансформатора с помощью оптронных тиристороз (а.с. .41001037) разработана схема УСПН с зольтадобазсчЕым трансформатором, обеспечивающая двухступенчатое регулирование добавочной ЭДС и позволяющая иметь расширенный диапазон стабилизации устройства или повышенную точность поддержания выходного напряжения.

В развитии и совершенствовании УСПЕ прослеживается тенденция к улучпению всех основных параметров и, в перзую очередь, массогабариткых. Важнейшей составной частью стабилизатора напряжения, определяющей его массу, является РО. Проведенный анализ существующих схем УФРДЗ позволил заделать общие составные части РО: автотрансформаторную и ключевую. Предложена классификация автотрансформатор:-^ схем РО УФРДЭ, которая показала, чтс стабилизаторы напряжения типа СТС2, СТС2М среди подобных устройств являются наиболее материалсемкнми, а к числу устройстз с минимальными массой и габаритами откосятся схемы на основе волзтодобазоч-ных трансформаторов с использованием тиристоров з дополнительной регулирующей цепи. По результатам проведенного анализа работы таких устройств разработана одноступенчатая дзухполярная реверсивная автотрансформаторная схема РО УЗРДЭ, сбеспечизающая изменение пределов диапазона стабилизации устройства (а. с-. .'£1502253). УСШ на основе этой схемы РО з сравнении со стабилизаторами типа СТС2, СТС2М имеют: I)меньшую массу при одних и тех же значениях выходной мощности и диапазона стабилизации; 2)более высокий КПД; 3)независимость точности поддержания выходного напряжения от кесимметрии напряжения сети по фазам.

В пятой главе приведены технико-экономические показатели опытных образдоз разработанных устройстз, внедренных з ряда хозяйств Удмуртской Республики.

По результатам исследований и разработок изготовлены два устройства ограничения пусковых токов ДК, стабилизатор напряжения ступенчатого тппа и два стабилизатора напряжения с фазовым регулированием добавочной ЭДС. Опытная эксплуатация устройстз

ограничения пусксзых токов для СУ птичников птицефабрики "Зарак-спко" позволила на 32ь уменьшить выход из строя ЛН. Применение стабилизаторов напряжения для 07 коровника опытно-пропзводстзен-яого хозяйства "Невское", 07 птичника птицефабрики 'Удмуртская" I 07 пилорамы Игринскэго леспромхоза позволило снизить расход ЛН, РЛ и потребляемой электроэнергии. Расчеты экономического эффекта эт применения разработанных стабилизаторов напряжения показали, гто затраты, связаникэ с изготовление!.! и монтажом этих устройств, окупаются в течение 3-4 лет.

Оценка экономической це.лесообразности применения для ССУ ¡хемных решений каждого из внедренных устройств проведена по минимальному положительному эффекту, связанному с уменьшением рас-:ода ЛН и РЛ разных тнпоз.

3 приложении I представлены результаты расчетов исследуемых 1лектрическпх параметров для вариантов стабилизации напряжения, •ока и мощности в системах: УОРН-ЙБ-РЛ, УФРДЗ-ИБ-РЛ, 73РН-ЛН, "ФРДЗ-ЛН, ТЗРЫ-ЛЕ-ЙБ-РЛ.

В приложении 2 приведены материалы экспериментальных исследований: технические данные используемых электроизмерительных рнборов, оценка ожидаемой погрешности измерений, выбор метода ¡егистрации измерений, проверка гипотезы нормального распределена экспериментальных данных, выбор числа измерений, проверка кспэряментальных данных на воспроизводимость результатов, обра-отка данных измерений, результаты измерений и расчетов исследу-мых электрических параметров.

В приложении 3 приведены методика и результаты исследования ежима предварительного "подогрева" тела накала для ограничения ускозых токоэ ЛН.

3 приложении 4 представлены акты внедрения и расчеты экоко-ического эффекта от применения опытных образцов разработанных стройстз.

ОШЕ ВЫВОД!

I. Разработанные математические модели электрического режи-з комплекта РЛ-ИБ и ЛН позволяют теоретически исследовать рабо-у ламп от устройстз с фазовым регулированием напряжения (70РН) устройств с фазовым регулированием добавочной ЭДС (УОРДЗ) для ариантов стабилизации тока и мощности лампы, вариантов стабили-£ции и регулирования выходного напряжения устройства.

2. Работа комплекта РЛ-НБ от 75РН л от 75РДЗ з основном (0,9-1,1 иа) з максямальном (0,3-1,2 Ин) диапазонах стабилизации устройства для большинства тлпов РЛ, применяемых в сельскохозяйственных светотехнических установках (СС7), л вариантов стабилизации выходного напряжения устройства, тока л мощности лампы является устойчивой, то есть з каждый полупепиод напряжения сета обеспечивается надежнее перезажиганзе лампы.

3. Тепловой режим стандартных ПРА с ИБ для разных типов РЛ:

а) в основном диапазона стабилизация 73РЕ (7ФРДЭ) ке превышает допустимого, определяемого нормальными по ГОСТ положительными отклонениям напряжения от номинального (СНН) +5^;

б)з максимальном диапазоне стабилизации устройства не превышает предельно допустимого, определяемого максимальными по ГОСТ положительными СЯН +103.

4. Вариант стабилизации действующего значения выходного напряжения 7СРДЗ, реализуемый одноступенчатой автотрансформаторной схемой регулирующего органа (Р0), з основном диапазоне стабилизации устройстза обеспечг-тзает эффектлзную работу большинства тзпоз РЛЦЦ и РЛЗ", применяемых з СС7, поскольку: а)снижение потребляемой лампой активной модности не зыходит за пределы допустимого, определяемого нормальными до ГССТ отрицательными СНЫ -53; б/коэффициент амплитуды тока комплекта ?Л-ЛБ меньше допустимых по ГССТ значений.

5. Работа зсех типоз ?Л с Ж от 75РН для варианта стабилизации действующего значения выходного напряжения, реализуемого автотрансформаторной схемой Р0, з основном диапазоне стабилизации является неудовлетворительной. Параллельное-зключение ЛН (дли другой актлзной нагрузки) с кемплектом РЛ-ИБ улучшает электрический режим РЛ л её работа становится эффективной, если отко-щеше мощности активной нагрузки к мощности РЛ составляет не менее пяти. Выполнение указанного условия обеспечивает эффективную работу РЛ от аппаратов типа ППТТ в диапазоне 1,0-1,2 1/н.

6. Варианты стабилизации: актиззой мощеости РЛ, стабилизации среднего л дзйстзуищего значения тока комплекта РЛ-ИБ для исследованных автотрансформаторных схем РО обзепечизазт эффективную работу: а)больцднстза тлпоз РЛ з оснознем диапазоне стабилизации 75РДЭ; б)РЛНД л РЛЗД типоз Д?Л, ДРИ в оснозном диапазоне стабл-ллзации 73РН; з)?ЛНД з максимальном диапазоне стабилизации 75РДЗ.

7. Установленная оптимальная величина пониженного напряжения (0,15-0,135 расчетного напряжения лампы) предварительного

"подогрева" тела накала ЛН общего назначения мощностью 40-Х0 Зт позволяет уменьшить пускозой бросок тока лрн включении лампы до 2-2,5 кратного.

8. Относительная кратность основного максимума пускового тока ЛН общего назначения з зависимости от начальной фазы питающего напряжения изменяется до 2,5-3 раз и эта зависимость для ламп мощностью 40-300 Зт может быть представлена одной обобщенной кривой, что позволяет при оптимальном напряжении "подогрева" тела накала и зключеЕии ЛН з момент перехода через нуль напряжения уменьшить пусковой бросок тока до максимального мгновенного зна- | чения рабочего тока. |

9. Разработанные схемные решения, предназначенные для ста- | билизапни напряжения 07 и ОСУ, улучшают отдельные параметры и расширяют возможности устройств со ступенчата:« и фазсзым регулированием добазсчнои ЗДС.

10. Предложенная классификация схем ?0 75РДЗ по типу осноз- ; ного элемента автотрансформаторной части схемы и по месту включения управляемых ключевых элементов дозволяет выбрать схему стабилизатора напряжения с минимальным! массой и габаритами.

11. Опытная эксплуатация изготовленных по мате платам иссле- | довакий и разработок стабилизатороз напряжения для СС7 показала | их. экономическую эффективность, подтвержденную акта?,и внедрения.

Основные положения диссертации изложены в публикациях: |

I

1.Козинский 3.А.-,Кочетков Н.П. Пуст увеличения срока службы ! .ламп накаливания з сельскохозяйственных установках: Тезисы докл. юбил. науч.-практ. конф. Иж(Ж1.-Ижезск.1379.С.20.

2. А. с.951257(ССС?). Устройство для стабилизации переменного напряжения /В.А.Козинскяй, Н.П.Кочетков.-Опубл.з Б.Л. ,1982..'530.

3. А.с. 95с674(СССР). Устройство для стабилизации переменного напряжения /В.А.Козинскай, Н.П.Кочетков.-Опубл.з Б.И. ,1282..'538.

4. А. с.1С0Ю37(СССР). Устройство для стабилизации переменного напряжения /З.А.Козияский, Н.П.Кочетков.-Опубл.з 5.И. ,1983.:58.

5.Козински2 З.А..Кочеткоз Н.П. Продлить жизнь лампы накали-зания //Сельский механизатор. 1983..'."ЯО.0.21-22.

6.Кочеткоз Н.П. О пусксзых токах ламп накаливания //Межвуз. ! сб. научн. тр. "Эффективность электрификации с.-х. прсиззодстза | з Предуратье".-Ижевск.1983.-С.52-70. |

7.Козинскп:: З.А..Кочеткоз Н.П. Исследование качества напся- |

|

Кения сельских сетей /АкЭС!Х.1Э84..'г1.С.о2-54.

8.Кочетков Е.П. Устройство для ограничения пусковых токов ламп накаливания /Аральские еизк.1984..'39.С.61.

5.Козински£ Б.А. .Кочзткоз Е.П. Повышение эффективности работы электрических ламп в сельском хозяйстве. Информ. листок: Проблемы комплексной электрификации с.-х. производства. Уда. обл. правление НТО СХ.-Устинов.1986.-6с.

Ю.Козпнский Б.А. .Кочетков Н.П. Тиристорный ограничитель напряхения длн цепей с разрядные лампами.-М. ,1586.-33с. Лап. в Информзлектро, .'?584-эт.

П.Козинский В .А.,Кочеткоз Н.П. Тиристопный ограничитель напряжения для цепей с разрядными лампами //СветотехникаЛ586. 1Ш2.С.14.

12. А.с.1202253(ССС?). Устройство для стабилизации переменного напрягения /З.А.Козинский, Е.П.Кочетков, А.З.Черемнспн, Ф.А.Юсупов.-Опубл.з Б.П. ,1987.^13.

ГЗ.Козинский В.А.,Кочетков Е.П. Стабилизатор напряжения: Краткие тезисы докл. к Зсессюзн. научно-техн. семинару "Опыт электрификации сельского хозяйства на основе ускорения научно--техн. прогресса".-.". ,1987.-0.60-51.

, 14.Кочетков Е.П. Увеличение срока эксплуатации ламп накаливания сельскохозяйственных осветительных установок //Сб.научн.тр. "Злектрификация стационарных технол. процессоз с.-х. производства Нечерноземья".-ГорькЕ£.1990.-С.37-41.

15.Кочетков Е.П. Стабилизаторы напрягения для сельскохозяйственных установок //Сб.научн.тр. "Электрификация технол. процессов животноводства и растениеводства Нечерноземья и ид экергосбаспеченность".-Горький. 1950.-С.41-45.

16.Кочетков Е.П. Исследование работы ламп сельскохозяйственных осветительных и облучательных установок от устройстз с тиристорныы регулированием Еапрягения: Тезисы докл. вбил. науч. конф. института. 4.2.-Ижев ск: Экспертиза, 1555.-С.63-71.

17.Ксзинский Е.А. .Кочетков Н.П. Повышение эффективности работы электрических ламп //МпЗС1.1396..'ет.-С.29-31.

Подписано к печати 5.02.1537. Формат 60x84 1/16. Заказ ^ Тираж 100 экз. КжГСХА. 426069, г. Ижевск, ул. Студенческая, II.