автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Совершенствование электрооборудования для автономных электроэнергетических систем сельскохозяйственного назначения

На правах рукописи

КАБАНОВ Иван Дмитриевич

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ АВТОНОМНЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Челябинск - 2003

Работа выполнена на кафедре «Теоретическая и общая электротехника» федерального общеобразовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинский государственный агроинженерный университет».

- заслуженный деятель науки и техники РФ, доктор технических наук, профессор Гафиятуллин Рафаиз Хазеевич

- доктор технических наук, профессор Юсупов Рамазан Хабибрахманович

- доктор технических наук, профессор Петько Виктор Гаврилович

Сибирский научно-исследовательский институт механизации и электрификации сельского хозяйства (СибИМЭ).

Защита состоится 12 ноября 2003 г., в 10 часов на заседании диссерта- 1

ционного совета Д 220.069.01 при Челябинском государственном агроинже-нерном университете по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. им. В.И. Ленина, 75. *

I

4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного агроинженерного университета.

I

л \

Автореферат разослан «_7_» октября 2003 г.

Учёный секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты

Ведущее предприятие

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Повышение уровня электрификации сельского хозяйства увеличивает спрос на электрическую энергию. Так как рост цен на энергоносители продолжается, то повышаются и составляющие затрат на единицу продукции. В связи с этим возникают научно-технические и практические проблемы по вопросам разработки новых энергосберегающих технологий и технических средств электрификации.

Основой электрификации сельского хозяйства являются три разновидности электроэнергетических систем:

1) с питанием от электрических сетей;

2) с дизель-электрическим источником питания;

3) в составе электрифицированных мобильных технологических агрегатов (МТА).

Несмотря на то, что первая разновидность не относится к автономным системам, она по основным признакам и свойствам близка к автономным. Все они характеризуются соизмеримостью мощностей источников питания и потребителей. В результате взаимного влияния источника энергии и нагрузки нарушаются режимы работы вплоть до полной неработоспособности системы электрооборудования. Дальнейшее развитие электрификации сельского хозяйства, особенно отрасли растениеводства, требует расширенного применения автономных электроэнергетических систем сельскохозяйственного назначения (АЭЭС).

Самым сложным и наименее изученным является третий вариант АЭЭС в составе электрифицированных мобильных технологических агрегатов. В целом проблема АЭЭС заключается в необходимости обеспечить работоспособность, надежность и эффективность применения электрооборудования.

Работа выполнена в соответствии с республиканской программой №29 «Механизация, энергетика и ресурсосбережение. Разработать основные направления долгосрочной федеральной технической политики, систему энергетического обеспечения, развитая автоматизации производств и экономии энергетических ресурсов в сельскохозяйственном производстве России». Приказ №10 от 17.03.95 г. Министерства сельского хозяйства Российской Федерации. Главное управление высших учебных заведений, г.Москва, 1995г.

Цель и задачи исследования.

Цель работы - обеспечение работоспособности и повышение эффективности электрооборудования АЭЭС путем совершенствования и разработки новых модификаций электрооборудования. Задачами исследования являются:

обоснование и разработка новых вариантов исполнения автономных генераторов с улучшенными энергетическими, массогабаритными и эксплуатационными показателями;

-обоснование конструктивно-компоновочного исполнения тиристорных преобразователей частоты с непосредственной связью и разработка устройств по обеспечению работоспособности системы управления в условиях нестабильности параметров электрической энергии;

-повышение коммутационной надежности двигателей постоянного тока при питании от вентильных преобразователей;

-повышение коэффициента использования мощности энергетической установки электрифицированных МТА.

Научная новизна. Теоретически обоснованы и разработаны методики расчета, обеспечивающие: 1

-создание новых исполнений синхронных генераторов для автономного электроснабжения, в том числе генераторов с уменьшенным воздушным зазором, с крутопадающей внешней характеристикой в зоне заданного тока нагрузки, с дискретным изменением частоты вращения и тока, сварочных генераторов, универсального генератора;

- новое конструктивное исполнение тиристорного преобразователя частоты с непосредственной связью для электрифицированного МТА и новое техническое решение системы управления при питании преобразователя от источника с нестабильной частотой и напряжением;

*

-повышение коммутационной надежности двигателя постоянного тока при питании от вентильных преобразователей;

-повышение коэффициента использования мощности энергетической ус- «•

тановки электрифицированных МТА. На защиту представлены:

-новые модификации синхронных генераторов для АЭЭС; -новое конструктивно-компоновочное исполнение силовой части и новые технические устройства для системы импульсно-фазового управления тири-сторным преобразователем частоты для АЭЭС;

- повышение коммутационной надежности двигателей постоянного тока при питании от вентильных преобразователей;

- повышение коэффициента использования мощности энергетической установки электрифицированных МТА.

Практическая ценность и реализация результатов исследований^.

Теория, инженерные методы расчетов, новые технические средства и технические решения, разработанные на основе результатов исследований, обеспечивают повышение работоспособности, надежности и эффективности электрооборудования в АЭЭС.

Новые конструктивно-компоновочные исполнения генераторов и тири-сторного преобразователя отличаются уменьшенными массогабаритными показателями и расходом электротехнической меди и стали.

Генераторы для дуговой сварки выпрямленным током с приводом от ВОМ трактора и тиристорные преобразователи частоты с непосредственной связью мощностью 110 кВт изготовлены и внедрены на предприятиях Оренбургской и Челябинской областей.

Электрогенераторная установка с дискретным изменением частоты 50/100 Гц мощностью 105/85 кВт при cos<p=0,8 и 135/105 кВт при co«p=l,0 изготовлена для резервного электроснабжения животноводческих ферм, испытана и внедрена в совхозе «Новый мир» Чесменского района Челябинской области.

Генераторы для дуговой сварки выпрямленным током с приводом от ВОМ тракторов в количестве 20 шт. изготовлены и внедрены на предприятиях Оренбургской области.

Универсальные генераторы, обеспечивающие путем переключения режим синхронного генератора 50 Гц мощностью 16 кВТ и режим дуговой сварки выпрямленным током до 250А, рекомендованы к постановке на производство предприятиями и организациями ОАО «Уралтрак», «Урал-нефтегазстрой», ГО МЧС Челябинской области, ЧВВАИУ (г. Челябинск), войсковая часть 77966.

Тиристорные преобразователи с непосредственной связью мощностью 110 кВА изготовлены и внедрены на обкаточно-тормозных стендах Кичигин-ского завода и Уральского ремонтного завода Челябинской области. Преобразователь мощностью 100 кВА изготовлен и внедрен в учхозе Белорусского института механизации сельского хозяйства.

Научно-технические разработки и материалы их расчетов приняты к внедрению Уральским филиалом ВИЭСХ, Главным управлением сельского хозяй-

ства и продовольствия Правительства Челябинской области, ЗАО Челябагро-проэнерго, ОАО «Челябэнэрго» Центральные электрические сети и др.

Учебное пособие «Резервирование электроснабжения сельскохозяйственных потребителей с помощью автономных источников», результаты исследований по генераторам и повышению коэффициента использования мощности энергетической установки электрифицированного МТА внедрены в учебный процесс Челябинского государственного агроинженерного университета.

Апробятуия ряботм

Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на ежегодных научно-технических конференциях ЧГАУ (1975-2002 гг.), на Всесоюзном научно-методическом совещании на секции «Применение электрической энергии в сельском хозяйстве» (Тбилиси, 1981 г.) научно-практической конференции «Пути и задачи электрификации сельского хозяйства края в свете решений майского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС» (Барнаул, 1983 г.), Всесоюзном научно-методическом совещании секции «Применение электрической энергии в сельском хозяйстве» и «Электроэнергетика, энергоснабжение и эксплуатация электроустановок и электробезопасность в сельском хозяйстве» отделения механизация и электрификация сельского хозяйства ВАСХНИЛ (Ташкент, 1984 г.), Республиканском научно-техническом совещании «Электрификация и автоматизация технологических процессов орошения, возделывания, уборки и переработки хлопка-сырца» (Ташкент, 1982 г.), шестой научно-технической конференции «Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователями» (Свердловск, 1983 г.), Всесоюзной научно-практической конференции «Развитие и совершенствование агрегатирования и приводов сельскохозяйственной техники» (Москва, 1984 г.), XVIII научно-производственной конференции «Проблемы повышения эффективности использования производственного потенциала сельского хозяйства в условиях научно-технического прогресса» (Кустанай, 1989 г.), П Всесоюзной научно-технической конференции «Энергосберегающее электрооборудование для АПК» (Москва, 1990 г.).

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 42 печатных работах, 11 описаниях изобретений, 7 научных отчетах о результатах НИР.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, 6 глав, заключения и выводов, списка литературы и приложений. Общий объем 323 страницы, основной текст изложен на 261 странице и включает 73 рисунка и 19 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении излагается общая характеристика работы: актуальность, цель, научная новизна и краткое содержание.

В.Л.ервой главе «Проблемы электрооборудования для АЭЭС» рассмотрены три варианта электроэнергетических систем: 1) с питанием от электрических сетей; 2) в дизель-электрическими источниками питания; 3) в составе электрифицированного мобильного технологического агрегата.

Перспектива их развития сдерживается отсутствием специализированной системы электрооборудования, отвечающей условиям и требованиям АЭЭС. В эту систему входят синхронные генераторы, вентильные преобразователи частоты, установки «вентильный преобразователь - двигатель постоянного и переменного тока», технические средства электрификации для силовых передач и

др.

Большой вклад в разработку электрооборудования для АЭЭС и исследование режимов работы АЭЭС внесли Р.Х. Гафиятуллин, В.Н. Данилов, Н.Е Епишков, А.Ф. Жук, А.Е Загорский, В.В. Злакоманов, Ф.Я. Изаков, В.В. Кацыгин, Г.И. Китаенко, Г.И. Курица, С.П. Лебедев, В.И. Радин, Б.С.Яковлев и др.

Существующее электрооборудование в условиях АЭЭС ненадежно, часто неработоспособно, неэффективно. Причины заключаются в ограниченной мощности источников питания, резких искажениях кривой питающего напряжения, отклонении частоты вращения и тока в дизель-электрических установках.

Самым сложным и менее изученным является мобильный электрифицированный технологический вариант АЭЭС. Он характеризуется:

-наличием целевой функции обеспечения заданного качества технологического процесса;

- взаимным влиянием источника энергии и потребителей не только через электрический, но и через механический канал (движитель, рабочие органы и т.д.);

-разнообразием элементов силовых цепей по физической природе (электрические., гидравлические, механические и др.) и способов передачи энергии (тяговый, тягово-приводной);

-распределением и передачей потоков мощности в сложной механи-

ческой системе агрегата;

- мобильностью.

Для такого варианта АЭЭС определены технические и технологические предпосылки по выбору параметров силового электрооборудования: мощности, скоростных режимов, технической реализации. Рассмотрены альтернативные варианты электроснабжения МТА. С учетом особенностей электрифицированных МТА сформулированы требования к электрооборудованию. Они столь существенны, что их удовлетворение невозможно без совершенствования технических показателей основных звеньев и решения их совместной работы в автономной системе.

Анализ состояния вопроса позволил сформулировать научную проблему, которая заключается в обосновании способов и путей обеспечения устойчивости работы электрооборудования в условиях АЭЭС и разработке новых образцов электрооборудования для АЭЭС. Для выполнения проблемы намечены задачи исследований.

Во второй главе «Совершенствование и разработка новых модификаций синхронных генераторов для АЭЭС» обоснованы возможность и целесообразность применения синхронных генераторов для автономных электроагрегатов с приводом от ДВС с уменьшенным до 50% воздушным зазором. Потребность в этом объясняется необходимостью уменьшить массогабаритные и стоимостные показатели генераторов, а возможность высокой статической перегружаемо-стыо синхронных генераторов, составляющей около 1,7 o.e., по сравнению с перегрузочной способностью дизелей, не превышающей 15...20% номинальной мощности.

Гипотеза о возможном уменьшении до определенной величины воздушного зазора и соответствующего увеличения индуктивных сопротивлений проверена расчетным путем и подтверждена опытом применения таких генераторов.

На основе известных положений теории электрических машин получены следующие выражения для относительного изменения индуктивных сопротивлений от изменения воздушного зазора.

Синхронное индуктивное сопротивление по продольной оси для явнопо-люсного генератора

xd. =0,89/5. +0,11; (1)

где 8- - относительная величина воздушного зазора по сравнению с зазором серийных генераторов; х^. - относительная величина индуктивного сопротивления по сравнению с сопротивлением серийных генераторов;

для неявнополюсного генератора

х^ =0,95 /8. + 0,05. (2)

Синхронное индуктивное сопротивление по поперечной оси для явнопо-люсного генератора

х. =0,84 /8, +0,16; (3)

для неявно полюсного генератора

=0,95/8, +0,05. (4)

Переходное индуктивное сопротивление по продольной оси

х'а. =0,2/8. +0,8; (5)

сверхпереходные индуктивные сопротивления по продольной и поперечной оси

х'х = х\ = 0,28/8, + 0,72. (6)

Коммутационное индуктивное сопротивление для явнополюсных генераторов с успокоительной обмоткой

=0,28/8.+0,72, (7)

т.е. совпадает с (2.6).

Для явнополюсных генераторов без успокоительной обмотки

х. =0,236 + 0,08/8. +(0,06/8? +0,25/8. +0,046)1/2; (8)

для неявнополюсных генераторов без успокоительной обмшки

* . =0,236 + 0,059/8. +(0,094/5? +0,386/8. +0,02)ш. (9)

В графическом виде зависимости (1) ..(9) представлены на рис. 1. Из рисунка видно, что синхронные индуктивные сопротивления изменяются почти обратно пропорционально величине воздушного зазора; переходные и сверхпереходные - незначительно и при уменьшении воздушного зазора в два раза возрастают на 20...28%, а коммутационные - на 28...43% в зависимости от исполнения генератора.

Расчетные и экспериментальные характеристики синхронных генераторов с уменьшенным воздушным зазором подтверждают возможность их

применения для автономных электроагрегатов.

На этой основе разработаны новые модификации генераторов:

1)синхронные генераторы с дискретным изменением частоты вращения и

тока;

2)синхронные генераторы для дуговой сварки выпрямленным током;

3)синхронные генераторы с крутопадающей внешней характеристикой в зоне рабочих токов;

4) универсальные синхронные генераторы (УСГ), совмещающие в одном корпусе функции источника электроэнергии 50 Гц, источника сварки выпрямленным током, источника напряжения 50 Гц и выпрямленного тока на несколько уровней напряжения с крутопадающей внешней характеристикой в зоне рабочих токов.

Рис.1. Относительное изменение индуктивных сопротивлений в зависимости от воздушного зазора: 1 - х* явнопогаосного генератора; 7-хл хя неявнополюсного генератора; 3 - % явнопотос-ного генератора; 4 - х^, 5 - х^, X, х, генераторов с успокоительной обмоткой;

6,7 -х'к явнополюсных и неявнополюсных генераторов без успокоительной обмотки Синхронный генератор с дискретным изменением частоты вращения и тока конструктивно представляет собой трехфазную асинхронную машину с фазным ротором В режиме нормальной частоты 50 Гц возбуждение подается в обмотку ротора, потребители подключаются к обмотке статора. В режиме повышенной частоты тока возбуждение подается в обмотку статора, потребители подключаются к выводам ротора, ротор приводится во вращение через повышающий редуктор. Такой генератор при частоте 50 Гц имеет мощность и КПД

о.А О.б о.в

не ниже, чем у асинхронного двигателя. При повышении частоты и тока и пропорциональном законе изменения напряжения и частоты мощность генератора увеличивается пропорционально частоте.

Синхронные генераторы для дуговой сварки выпрямленным током имеют конструктивное исполнение, близкое к обычным электрическим машинам переменного тока, но выполнены с меньшим воздушным зазором. Линеаризованная внешняя характеристика (рис.2) представлена двумя участками: участком 12 - это нерабочая часть, через которую проходит начало или окончание сварки, и участком 2-3 - это рабочая часть внешней характеристики, на которой осуществляется сварка.

Указанной внешней характеристике соответствует характеристика холостого хода (рис.3). Точка пересечения 2 ее спрямленных участков ненасыщенного 0-2 и насыщенного 1-2 соответствуют базовому значению ЭДС Е =1,0 и току возбуждения /в0. Точка 1 характеристики холостого хода определяет напряжение холостого хода генератора, а в соответствующей этой точке ток возбуждения iBK создает установившийся ток короткого замыкания 1к генератора.

На этапе предварительного выбора основных параметров генератора можно принять соотношения:

^ = 1,3...1,4; ^ =3,3.-2,5,

h гвк

что соответствует параметрам

о.к.3. = 0,3...0,4; xd = 2,3...3,0 o.e.

Эти параметры и соотношения уточняются в ходе детального расчета генератора.

Расчет величины воздушного зазора осуществляется известными методами с учетом принятых значений о.к.з. и индуктивного сопротивления, а также по механическим условиям.

Варианты исполнения системы возбуждения и регулирования сварочным током зависят от источника тока возбуждения способа агрегатирования и условий применения сварочного генератора.

При агрегатировании с трактором самый простой способ возбуждения -питание обмоток возбуждения от источника бортовой сети. Однако этот способ имеет серьезные недостатки. Из-за низкого напряжения источника ток возбуждения получается большим, достигая несколько десятков ампер. Источник пе-

регружается, происходит разряд аккумулятора. Элементы цепи и соединительные провода имеют значительные сечения. Кроме того, при регулировании сварочного тока в сторону уменьшения одновременно уменьшается напряжение холостого хода, что ограничивает нижний предел тока сварки по условию устойчивости дуги.

На рис.4 изображена разработанная нами комбинированная система возбуждения для генератора с приводом от ВОМ трактора. В ее составе источник бортовой сети и система токового компаундирования.

Рис.2. Линеаризованная рис. 3. Линеаризованная

внешняя характеристика характеристика холостого хода

Jl.

W-^t

Ц **

Kl

L-a

Рис. 4. Система возбуждения генератора дуговой сварки

В режиме холостого хода ток возбуждения /„о подается от бортовой сети и регулируется резистором Я|. В режиме сварки источником возбуждения становится система токового компаундирования, выполненная с положительной об-

ратной связью по принципу самовозбуждения. Регулятором тока сварки служит регулируемый резистор Як, в цепи тока компаундирования. Разделительный диод v предотвращает протекание тока компаундирования через источник бортовой сети. В случае прерывания сварочной дуга ток возбуждения снова подается от источника сети и напряжение генератора повышается до первоначального значения.

Примеры внешних характеристик приведены на рис.5.

Рис.5. Внешние характеристики: а) при нормальном компаундировании; б) при перекомпаундировании

Синхронные генераторы с крутопадающей внешней характеристикой в зоне рабочих токов представляют собой синхронные генераторы с уменьшенным воздушным зазором и повышенным насыщением магнитной системы при холостом ходе. Линеаризованная внешняя характеристика аналогична характеристике, показанной на рис.2 для сварочного генератора, но участок 1-2 - это рабочая часть, а участок 2-3 - нерабочая часть характеристики. На первом участке генератор является реальным источником ЭДС, а на втором - реальным источником тока. Токоограничение осуществляется за счет действия размагничивающей реакции якоря. Генератор может работать источником напряжения переменного тока, а при наличии трехфазного выпрямителя - источником выпрямленного тока.

Для рассмотрения режимов работы генератора дуговой сварки принята схема замещения на рис.6 и известные из теории вентильных преобразователей режимы 2-3, 3 и 3-4, изображенные на рис.7.

Рис. 6. Схема замещения системы "СГ - выпрямитель - дуга" Е„ = 20 В; AR = 0,96 х, ; R» = 0,04 Ом

Установлено:

- режим 2-3 происходит при токе сварки до 65 А; режим 3 - при токе до 95 А и режим 3-4 - при токе более 150 А;

- для исключения обрыва дуги в режиме ъа цепь выпрямленного тока должна иметь индуктивность не менее 0,015 мГн;

- отклонение частоты вращения генератора от номинальной на ±10% оказывает влияние на величину тока сварки, достигающей ±22% при малых токах сварки (режим 2-3) и 4% - при больших токах (режим 3-4);

- режим внезапного короткого замыкания при начальном зажигании дуги сопровождается кратковременным всплеском тока, кратность которого составляет до 15...20 o.e. при токе сварки 40...50 А и 3...5 o.e. - при токе 200...250 А; замыкание электрода на изделие в ходе сварки происходит при размагниченном генераторе, и поэтому незначительный всплеск ударного тока не оказывает заметного влияния на технологический процесс сварки.

Универсальный синхронный генератор совмещает в одной единице функции нескольких источников с различными параметрами электрической энергии: источника электроэнергии с частотой 50 Гц; источника сварки выпрямленным током; источника переменного и постоянного тока с крутопадающей внешней характеристикой в зоне рабочих токов; источника электроэнергии переменного и постоянного тока с различными уровнями напряжения.

Для достижения универсальности каждая фаза статорной обмотки разделена на равные части, выводы от которых вынесены в клеммную коробку и соединены с переключателем режимов работы.

<* а.....

у с жВ

режим 2-3

и, и, ц.

у-па режим 3

у>*/3 р<жямЗ-4

Рис.7. Режимы работы системы "СГ - выпрямитель - дуга"

В положении переключателя "источник напряжения" все части фазных обмоток соединяются последовательно и обмотка статора соединяется в звезду (рис.8 а). В положении переключателя "источник сварки" все части фазных обмоток соединяются параллельно и обмотка статора соединяется в треугольник (рис.8 б).

Рис.8. Принципиальная электрическая схема переключения частей обмотки статора:

а) режим источника напряжения; б) режим источника сварки 1

Таким образом, в УСГ реализуются принципиально различные по свойствам режимы реального источника напряжения и реального источника тока.

В составе УСГ предусмотрен выпрямительный блок, используемый в режимах сварки и источника выпрямленного напряжения.

УСГ позволяет получить дополнительные варианты и режимы его использования. ^

Вариант источника напряжения 50 Гц и источника выпрямленного напряжения с дискретным изменением напряжения в соотношении 1:2/3:1/3 получается по схеме 8 а, путем использования грех, двух и одной часта фазных обмоток.

Кроме того, возможен вариант источника напряжения с повышенной частотой тока, например, 150 Гц с напряжением 230 или 127 В получается по схеме 8 б путем повышения частоты вращения в три раза. Мощность источника ' изменяется в соотношении 3 : 2 : 1 по сравнению с номинальной мощностью

а)

УСГ в зависимости от числа используемых частей фазных обмоток. Этот же вариант можно использовать для получения выпрямленного тока повышенной мощности (в два и три раза по сравнению с номинальной).

На разработанный УСГ получен патент РФ № 2088030 с приоритетом от 15 апреля 1993 г.

В третьей главе "Совершенствование тиристорных преобразователей для АЭЭС" показано, что выпускаемые промышленностью тиристорные преобразователи частоты (ТПЧ) не удовлетворяют условиям АЭЭС сельскохозяйственного назначения по работоспособности, надежности, механической прочности, универсальности и массогабаритным показателям.

На основании сравнения ТПЧ с промежуточным звеном постоянного тока (ТПЧП) и ТПЧ с непосредственной связью (ТПЧН) принят к разработке ТПЧН по восемнадцативентильной схеме с нулевым и без нулевого провода.

Разработан новый вариант конструктивно-компоновочного исполнения силовой части преобразователя, удовлетворяющий сложным условиям АЭЭС. Силовой модуль содержит герметичный шестивентильный блок и блок охлаждения, изолированные друг от друга слоем теплопроводного диэлектрика. Электрическая схема выполнена в виде трехфазного мостового выпрямителя. Блок охлаждения имеет сменные охладители с разной площадью охлаждения. Такое исполнение силовой части позволяет унифицировать преобразовательные устройства по функциональному назначению, конструкции и мощности, что подтверждено исследованиями температурных режимов, допустимых токов и защиты тиристоров от ударных токов и токов нагрузки. На основе шести структурных схем (рис.9) реализуются шесть однофазных и трехфазных выпрямителей и пять ТПЧН трехфазно-трехфазных и трехфазно-однофазных. На основе тиристора Т-160 обеспечивается диапазон мощностей для выпрямителей 4,4-22,5 кВА, для ТПЧН - 22,5-120 кВА. Максимально допустимая мощность источника для всех вариантов составляет 185 кВА.

В разработанном варианте преобразователя характеристики тиристора удовлетворяют условию селективности с защитными характеристиками автоматических выключателей, если ток в рабочем режиме не превышает 90% от предельного. Незащищенный участок, где возникают ударные токи, остается в интервале времени до нескольких миллисекунд. Сохранность тиристоров в этом режиме объясняется ограниченными ударными токами автономных ис-

точников энергии по сравнению с допустимыми для тиристоров. Этот же фактор поясняет и оправдывает применение силовых блоков в герметичном исполнении с естественным воздушным охлаждением. Допустимые рабочие токи нагрузки тиристоров снижаются по сравнению с их номинальными и паспортными, а допустимые ударные токи не зависят от способа охлаждения. Защиты от аварийных токов короткого замыкания не требуется.

Ж

X » с

Г---1 --9- ---— Щ1 —«—

пг Ш1Г 1

Рис.9. Модификации преобразовательных устройств на базе силового модуля

Другой проблемой для использования ТПЧН в АЭЭС оказалась недостаточная устойчивость и неработоспособность системы управления. Основная причина заключается в нестабильности напряжения и частоты тока источника и в глубоких взаимных влияниях источника и нагрузки. Отклонение частоты тока дизель-генераторных установок может достигать 20% от номинальной. Одновременно изменяется и напряжение генератора. Скорость изменения частоты

может достигать 200 Гц/с, и каждый последующий период напряжения может отличаться от предыдущего на 35...40° эл. В кривой напряжения источника имеются коммутационные провалы (выбросы) с интервалом до 60° эл.

Рассмотрены синхронные импульсно-фазовые системы управления (СИ-ФУ), имеющие три звена:

- устройство синхронизации (УС);

- фазосмещающее устройство (ФСУ);

- распределительное устройство (РУ).

Установлено, что на работу УС наибольшее влияние оказывают коммутационные искажения.

Работу ФСУ нарушают "ложные" переходы входного напряжения через нулевые значения: появляется несимметрия импульсов либо формируются ложные импульсы управления. Это нарушает работу преобразователя вплоть до возникновения аварийных режимов. Отрицательным свойством ФСУ с синусоидальным входным напряжением является требование к синусоидальности, которое невыполнимо в условиях ограниченной мощности источника питания. Если обеспечить независимость ФСУ от формы напряжения преобразователя, то основным требованием станет некритичность к изменению частоты этого напряжения.

РУ связано с напряжением этого источника через устройства УС и ФСУ и при условии их некритичности к изменению параметров напряжения сети РУ также некритично к качеству напряжения сети.

С учетом выявленных недостатков СИФУ разработаны новые устройства синхронизации (A.C. 1473033, СССР // БИ. 1989. №14) и импульсно-фазового управления (A.C. 1432695, СССР // БИ. 1988. №39), обеспечивающие устойчивую работу при значительных коммутационных искажениях и колебаниях частоты питающей сети.

Теоретические исследования ТПЧН выполнены для двух выбранных схем преобразователей.

ТПЧН с нулевым приводом при питании от сети "неограниченной" мощности обладают устойчивостью в широком диапазоне нагрузок и стабильностью выходного напряжения.

При питании от источника ограниченной мощности:

- наблюдается эффект вытеснения тока вентильных групп при малых нагрузках;

- при активно-индуктивной нагрузке величина выходного напряжения зависит от величины нагрузки и выходной частоты ТПЧН: среднее значение напряжения уменьшается при максимальных частотах и увеличивается при минимальных.

При допущениях:

- пульсации, вызванные конечностью фаз источника, отсутствуют;

- вентили идеальные, коммутация мгновенная

получены выражения для фазного напряжения и тока нагрузки при активной нагрузке:

ин =l,49í/c-cosi(sinfflí + isin3(D/ + Ísin5coí+ ...); (10)

1,49U 1 1

i'H =—-- • eos j (sin roí + - sin 3coí +- sin 5üoí + ...); (11)

Ra 3 5

где uc - действующее значение напряжения питающей сети; a¡ - угол управления в выпрямительной области; R„ - сопротивление нагрузки; coi - текущая координат.

При активно-индуктивной нагрузке изменение тока в нагрузке описывается формулами:

на участке нарастания тока

- (12)

Я,

на участке спада тока

. _ l,06í/c cosaj

'н —

Rh

1-е

RH

где т - постоянная времени цепи Я, Ь\ аь а2 - углы управления в выпрямительной и инверторной области.

Осциллограммы напряжений и токов приведены на рис.10.

ТПЧН без нулевого провода позволяет соединить нагрузку в звезду или треугольник. Режим работы силовой части существенно изменяется. В формировании фазного напряжения нагрузки участвуют все вентильные группы преобразователя. Форма фазного напряжения отличается от управляющего в зависимости от способа соединения. При соединении нагрузки в звезду фазное напряжение имеет двухступенчатую форму с амплитудами 2/3 и 1/3 линейного напряжения (осциллограммы рис. 11).

Рис.10. Напряжение и ток нагрузки ТПЧН по схеме с нулевым проводом при работе на активную (а) и активно-индуктивную (б) нагрузки, соединенные в звезду: U„ - напряжение задающего генератора; í/„ - фазное напряжение на нагрузке; /н - фазный ток нагрузки

Отсутствие нулевого провода существенно изменяет работу силовой части ТПЧН и позволяет соединить нагрузку в звезду или треугольник. В формировании фазного напряжения участвуют все вентильные группы преобразователя. Форма фазного напряжения отличается от управляющего в зависимости от способа соединения нагрузки.

При соединении нагрузки в звезду фазное напряжение имеет двухступенчатую форму с амплитудами 2/3 и 1/3 линейного напряжения (осциллограмма на рис. 11).

Аналитические выражения напряжения и тока имеют вид

uh = 1,49uc eos ai(sino>í + ism5wí + ^sin7®f + ...);

t/н 1,49UQ cos g, ^ 1 sin 5(of + 1 sin 1ш + y H «„ К 5 7

i с я я с ля X X X X X X X

l/lr •........... .1 ... 1-

V К и* ¿Г 9 Л . Г\ Г

Рис.11. Напряжение и ток нагрузки ТПЧН по схеме без нулевого провода при

работе на активную (а) и активно-индуктивную (б) нагрузки: 1}„- напряжение задающего генератора; 1!п - фазное напряжение на нагрузке; ¿н- - фазный ток нагрузки

При соединении в треугольник фазное напряжение представляет собой прямоугольник с амплитудой, равной линейному напряжению, и с длительностью полупериода, равной 2/3 тс (осцилограммы рис. 12). Аналитические выражения имеют вид

í/„ = 2,49 í/c cos ах (sin Ш + ^ sin 5wf + ^sin 7toí - ^ sin 1 tof +...);

ÍH = = 2,49Uc cosajísineof + jsin5o>r + ~sin7©f - ^-sinl Ico? + ...).

А 8 С в Л с « Л X X X X X X А

--------.Иг ,---

АЛЛ/ А

м АЛУ/

Рис.12. Напряжение и ток нагрузки ТПЧН по схеме без нулевого провода при работе на активную (а) и активно-индуктивную (б) нагрузки, соединенные в треугольник: и„ - напряжение задающего генератора; и„ - фазное напряжение на нагрузке; »'„ - фазный ток нагрузки

При исследованиях режимов работы ТПЧН особое внимание уделено электромагнитным процессам при инвертировании на спадающем участке тока. В рассматриваемом режиме в работе участвуют одновременно две группы вентилей: принадлежащие инвертируемой фазе и продолжающие работать в выпрямительном режиме. В результате искажается фазное напряжение. Вместо ожидаемых отрицательных значений фазное напряжение может частично оказаться положительным. Нарушается режим инвертирования при активно-индуктивной нагрузке, вплоть до полной неработоспособности.

На основании анализа предлагаются два способа формирования спадающего участка токовой диаграммы:

1) максимально уменьшить угол инвертирования;

2) отказаться от перевода угла инвертирования в инверторную область путем снятия управляющих импульсов (пассивное инвертирование).

Первый способ возможен лишь при неограниченной мощности источника и поэтому нами не рассматривается. Во втором случае область инвертирования расширяется вдвое по сравнению с первым способом. Инвертирование осуществляется устойчиво в системе с ограниченной мощностью источника при любом угле управления выпрямителя. Ограничением для режима пассивного инвертирования является величина допустимой нагрузки активно-индуктивного характера, зависящая от частоты и напряжения питающей сети или минимального угла управления в выпрямительной области. В разработанной методике расчета допустимой нагрузки ограничивающим критерием является допустимая постоянная времени цепи нагрузки в функции угла регулирования. Результаты расчета и эксперимента для частоты 50 Гц приведены на рис. 13.

Рис.13. Допустимая постоянная времени активно-индуктивной нагрузки: • - расчет; х - эксперимент

Исследования режимов работы ТПЧН при нагрузке, содержащей проти-воЭДС, показали повышение сложности электромагнитных процессов при пи-

тагаш от источника ограниченной мощности. Режимы работы асинхронного двигателя, как источника противоЭДС, влияют на величину, фазу и форму кривой ЭДС.

ТПЧН по схеме с нулевым проводом обеспечивают все режимы работы асинхронного двигателя. ПротивоЭДС оказывает отрицательное влияние на форму кривой тока статора в виде высших гармоник.

Режимы работы ТПЧН без нулевого привода усложняются. Ток в нагрузке формируется под действием разности линейного напряжения, повторяющего форму прямоугольного управляющего сигнала, и линейной протаво ЭДС, сложная форма которой определяется алгоритмом работы вентильных групп. Наиболее неблагоприятным, с точки зрения формирования токовой диаграммы, является режим, когда величина противо ЭДС равна или превышает напряжение, а фазовый сдвиг относительно напряжения составляет 30° эл. Такие условия возникают в генераторном режиме и интенсивном торможении на холостом ходу. Фазные точки в начале полупериода отсутствуют, замедляется спадание тока на завершающем участке. Торможение двигателя осуществляется в режиме активного инвертирования или пассивного инвертирования со сжатием управляющих импульсов. Режим генераторного торможения с отдачей энергии в сеть усложняет систему управления ТПЧН. Кроме того, при а! > 90° эл. преимущество активного инвертирования снижается и почти исчезает при о^ = 120°. Поэтому предпочтительным является режим пассивного инвертирования.

Результаты экспериментальных исследований и производственные испытания подтвердили теоретические положения, повышенную надежность, работоспособность и эффективность научно-технических разработок для ТПЧН.

В четвертой главе "Повышение коммутационной надежности двигателей постоянного тока при питании от вентильных преобразователей" показаны недостатки существующих технических решений и методик расчетов влияния на коммутацию выпрямительных пульсаций напряжения и тока и выполнены исследования по повышению коммутационной надежности двигателей.

Доказано, что для расчета потенциальной напряженности на коллекторе двигателей при питании от вентильных преобразователей необходимы расчетные формулы для эквивалентной индуктивности цепи якоря и ее составляющих с учетом взаимной индукции между обмотками и степени насыщения магнитной системы. Разработанные методики расчета индуктивностей обмоток и от-

дельных секций обмотки якоря повышают точность определения показателей потенциальной напряженности на коллекторе. Более того, они позволили сформулировать условия и технические мероприятия по значительному ослаблению отрицательного влияния выпрямительных пульсаций на потенциальную напряженность на коллекторе. Таким условиям удовлетворяют компенсированные машины с небольшой (на 2...5%) перекомпенсацией реакции якоря:

V* =1 +

Ln, +L

dl

(14)

где Las, L„2 - индуктивности обмотки якоря от потока рассеяния и потока взаимной индукции в зоне добавочного режима; lpi- индуктивность обмотки якоря от потока реакции якоря.

и.

\fVWy vy\Aji

Рис.14. Осциллограммы напряжений на выводах и на коллекторе якоря двигателя ГВ-580-300 со степенью компенсации ук = 1,045

В качестве примера на рис.14 приведен фрагмент осциллограммы напряжений на выводах и на коллекторе двигателя ГВ-580-300 со степенью компенсации ук= 1,045. При пульсации напряжения на выводах двигателя около 30% пульсация напряжения на коллекторе не превышает 3%.

Установлено, что при питании от б-фазных преобразователей распределение переменной составляющей выпрямленного напряжения на полюсном делении неравномерно, максимум пульсаций находится на оси полюса и увеличивается на 6...25% у компенсированных и на 30...60% у некомпенсированных двигателей, а под краями полюса составляет 6% для компенсированных и до 70% для некомпенсированных двигателей. Вентильный источник питания обу-

славливает появление выпрямительных пульсаций с амплитудой до 3 В между коллекторными пластинами в зоне коммутации.

Влияние выпрямительных пульсаций тока якоря на уменьшение коммутационной надежности двигателей исследовано с помощью уравнения тока разрыва в коммутируемом контуре. Физическое пояснение образования тока разрыва представлено на рис.15. Током разрыва названа разность между током в коммутируемой секции и токов ветви в обмотке якоря в конце периода коммутации.

_. .

Рис.15. Образование тока разрыва в коммутируемой секции при пульсирующем токе якоря Уравнение для тока разрыва в режиме замедленной коммутации в относительных единицах имеет вид

ip• = - sin щé*1 + кsm((p + а- yi) e_t/t + + к sm(ncot - <р - а + хуО - sin(ncot + уО, (15)

где т - постоянная времени коммутируемого контура; к - отношение амплитуды переменной составляющей в коммутируемой секции к амплитуде п-й гармоники тока в ветви якоря, к= w /'ли

Уравнение (15) можно привести к более простому виду:

ip. = A, eVx + А2sin(no)t +в), (16)

где Aj = -sin vj/i + jcsin(q> + а - \|/i);

А2 = ^1 + К2 - 2kcos(<P- а);

^ Ksin(vi/, -m-a)-sin\i/i

© = arctg-——----—.

к cos( v|/- ф - а) - eos v|/j

Уравнение (16) содержит затухающую экспоненту и синусоидальную составляющую. В таком виде оно удобнее при решении частных задач, например, для расчета установившихся значений тока разрыва. Для определения границ семейства кривых ip. = /(í) при V)/1 = var предпочтительнее форма записи (15),

несмотря на большую внешнюю сложность.

Пример решения уравнения (15) в графическом виде показан на рис.16. Из него видно, что с увеличением периода коммутации огибающая токов разрыва проходит через ряд чередующихся минимальных и максимальных значений. Характерными точками являются:

начальное значение при t - О

ipo = ±2

конечное (установившееся) значение при t = оо

ipta> = д/l+K2 -2KCOs(cp + a);

минимальные и максимальные значения токов и соответствующие им моменты времени

'ршт*. 'гш И lpmax*t ¡max

Этот пример позволяет заключить следующее:

- влияние выпрямительных пульсаций тока якоря на коммутацию зависит от частоты вращения (периода коммутации) и постоянной времени коммутируемого контура; минимальное влияние соответствует соотношениям т = 1/2 Т; 3/2 Т и т.д., максимальные - при т = Т; 2Т и тд.;

- по мере увеличения периода коммутации (уменьшения частоты вращения) минимальные токи разрыва увеличиваются, а максимальные - уменьшаются, приближаясь в конечном счете к единому установившемуся току разрыва.

На основании уравнения (15) разработана методика расчета влияния выпрямительных пульсаций тока якоря на коммутацию двигателей с учетом параметров вентильного преобразователя, двигателя и режима его работы.

В работе исследовано влияние вентильных возбудителей на коммутацию двигателей. Вентильный возбудитель вносит в коммутируемый постоянную (апериодическую) и переменные (периодические) составляющие некомпенси-

рованных ЭДС. Разработанная методика расчета позволяет определить их удельное и суммарное влияние на коммутацию и рассчитать допустимые фор-сировки при регулировании магнитного потока, в том числе в режимах автоколебания тока возбуждения.

о. е.

+г

*i

ч

-2

i i

i i i i i

S)

с У 60* s ■

W/N S m

! Й wc ; ш

ЪчЬ t i

(¿ф ¡(М*

Рис. 16. Кривые тока разрыва /р = f(t) При v = v а г; К =0,5; х = Т; у =300

Использование результатов теоретических и экспериментальных исследований, изложенных в четвертой главе, повышает коммутационную надежность двигателей постоянного тока при питании от вентильных преобразователей и улучшают технико-экономические показатели этих установок.

В пятой главе "Повышение использования мощности АЭЭС на электрифицированных МТА" показано, что в сельскохозяйственных МТА типа "двигатель - трактор - орудие" с механической трансмиссией неизбежно снижение энергетических и эксплуатационных показателей агрегата из-за нестационарности нагрузки. Прогрессивными являются бесступенчатые трансмиссии, особенно электрические. Переменная составляющая нагрузки вызывает колебания вращения коленчатого вала двигателя, снижения среднего значения частоты вращения и недоиспользование мощности. Появляется "свободная" мощность

' Л/св = ^„(1-К3), (17)

где Кз - коэффициент загрузки двигателя.

Реализация свободной мощности достигается в системах с автоматическим регулированием неравномерности движения агрегата. Свободная составляющая мощности содержит активную и реактивную составляющие. Активная (полезная) составляющая

а£.= ,--- созср, (18)

дДюГ) +1

где ¿V* = , а Ык=-М,О. - базовая мощность.

2

На рис.17 приведен пример расчета почвообрабатывающего агрегата, показывающий, что:

- в области низких частот активная составляющая мощности уменьшается сравнительно медленно, эффективность работы автоматического регулятора на этом участке несомненна;

- на втором участке, в полосе частот со = 0,2 ..0,5с'1, эта составляющая быстро уменьшается до 10%. Именно здесь следует обеспечивать верхнюю границу полосы пропускания частот для регулятора. Эта задача решается с помощью рис. 17 и выражения для коэффициента загрузки источника активной мощности при наличии регулятора мощности.

^рег =К3.рег= (»9)

Из анализа (19) следует, что при автоматическом регулировании повышается коэффициент использования активной мощности первичного двигателя, но с увеличением частоты колебаний нагрузки все большая часть свободной мощности расходуется на изменение кинетической энергии движущихся масс и при повышенных частотах работа регулятора становится не только нецелесообразной, но даже вредной.

Стабилизация загрузки энергетической установки с учетом нестационарной нагрузки позволяет повысить производительность агрегатов на почвообрабатывающих технологиях до 20% и снизить удельный погектарный расход топлива до 3,5%. Новизна технического устройства подтверждена а.с. 1553419 на изобретение от 18.12.1985.

Рис.17. Зависимость активной мощности от частоты колебаний нагрузки

В шестой главе «Технико-экономические показатели новых модификаций электрооборудования для АЭЭС и вариантов их применения» определены технико-экономические показатели новых модификаций электрооборудования в двух вариантах:

-технические и экономические показатели для каждого звена электрооборудования;

- эффективность применения новых разработок электрооборудования в зависимости от вариантов их применения.

Во всех рассмотренных вариантах получены положительные технико-экономические показатели, а именно:

-новые модификации синхронных генераторов с уменьшенным воздушным зазором мощностью до 100 кВт имеют массу на 30%, а стоимость на 20% меньше по сравнению с генератором общесерийного исполнения;

- универсальный синхронный генератор мощностью 16 кВт имеет расчетную экономию материалов по сравнению с генератором серийного исполнения на 45%, а стоимость на 20%;

- тиристорный преобразователь частоты мощностью 110 кВт имеет массу на 80%, а стоимость на 82% меньше по сравнению с аналогом серийного исполнения;

- применение новых технических средств расширяет возможности электрификации технологических процессов и агрегатов, а повышение эффективности зависит от вариантов их применения.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Причинами неработоспособности, повышенных отказов и аварийности электрооборудования АЭЭС являются ограниченная мощность источника питания, резкие искажения в кривой питающего напряжения, отклонение частоты вращения и тока в дизель-электрических установках, взаимосвязь источника с технологическим процессом. С целью устранения негативных режимов необходимо совершенствование электрооборудования.

2. Самым сложным и менее изученным вариантом АЭЭС является мобильный электрифицированный технологический агрегат. Он имеет функциональную взаимосвязь источника с технологическим процессом, электрический и механический каналы передачи энергии, механическую взаимосвязь с потребителем и обратное воздействие потребителя на источник, содержит физически неоднородные силовые цепи, мобильное исполнение.

3. Установлено, что синхронные генераторы для автономных электроагрегатов с приводами от ДВС можно и целесообразно проектировать с уменьшенным до 50% воздушным зазором. При сохранении работоспособности это уменьшает его массогабаритные и стоимостные показатели

На этой основе разработаны новые исполнения генераторов:

-синхронные генераторы с дискретным изменением частоты вращения и

тока;

-синхронные генераторы для дуговой сварки выпрямленным током;

-синхронные генераторы с крутопадающей внешней характеристикой в зоне рабочих токов;

-универсальные синхронные генераторы, совмещающие в одном корпусе функции источника электроэнергии 50 Гц, источника сварки выпрямленным током, источника напряжения 50 Гц и выпрямленного тока на несколько уровней напряжения с крутопадающей внешней характеристикой в зоне рабочих токов.

4. Разработано новое конструктивно-компоновочное исполнение силовой части преобразователя частоты с непосредственной связью в виде герметичного блока и изолированного от него сменного блока охлаждения, обеспечивающее герметичность, универсальность схемных и конструктивных решений, возможность унификации преобразовательных устройств разного функционального исполнения, а также токовую защиту с помощью автоматических выключате-

лей.

Впервые предложены элементы системы импульсно-фазового управления, обеспечивающие устойчивую работу преобразователя частоты при значительных коммутационных искажениях напряжения и глубоких изменениях частоты питающей сети.

5. На основе обоснованных автором новых теоретических положений разработаны методики расчета коммутационной надежности двигателей постоянного тока при питании от вентильных преобразователей, обеспечивающие:

- определение эквивалентных индуктивностей всех элементов цепи якоря машины постоянного тока и всей цепи якоря с учетом взаимной индукции между обмотками;

-определение показателей потенциальной напряженности и коммутационной надежности при питании двигателей постоянного тока от вентильных преобразователей.

Доказано следующее:

1) выпрямительные пульсации напряжения на коллекторе можно уменьшить почти до нуля путем изготовления двигателя с точной или небольшой (на несколько процентов) перекомпенсацией реакции якоря.

При этом потенциальная напряженность на коллекторе станет такой же, как при питании двигателя от генератора постоянного тока;

2) синфазность коммутационного потока и тока добавочных полюсов не устраняет влияния пульсаций тока якоря на коммутацию. Радикальным средством является ограничение величины пульсаций путем применения сглаживающей индуктивности либо многофазных преобразователей с несимметричной системой управления,

3) огибающая предельных значений тока разрыва в коммутируемых секциях имеет чередующиеся минимумы и максимумы и в результате уменьшение запаса коммутационной надежности становится зависимым от частоты вращения двигателя;

4) для ослабления неблагоприятного воздействия вентильных возбудителей на коммутацию необходимо ограничивать апериодическую и периодическую составляющие трансформаторной ЭДС путем ограничения скорости изменения тока возбуждения во времени и величины выпрямительных пульсаций напряжения на обмотке возбуждения. Первое достигается ограничением форсировки напряжения возбуждения, второе - с помощью схемы вентильного

возбудителя.

6. Установлена возможность повышения коэффициента использования мощностей АЭЭС на электрифицированных МТА путем стабилизации ее режима работы с помощью бесступенчатой передачи. Разработан регулятор активной мощности, обеспечивающий повышение производительности и снижение удельного расхода топлива.

7. Технико-экономическая эффективность от внедрения мероприятий по совершенствованию существующих и созданию новых модификаций электрооборудования для АЭЭС выражаются следующими показателями:

-новые модификации синхронных генераторов с уменьшенным воздушным зазором мощностью до 100 кВт имеют массу на 30%, а стоимость на 20% меньше по сравнению с генераторами общесерийного исполнения;

-универсальный синхронный генератор мощностью 16 кВт имеет расчетную экономию материалов по сравнению с генератором серийного исполнения на 45%, а стоимость на 20%.

-тиристорный преобразователь частоты мощностью 110 кВт имеет массу на 80%, а стоимость на 82% меньше по сравнению с аналогом серийного исполнения,

- применение новых технических средств расширяет возможности электрификации технологических процессов и агрегатов, а повышение эффективности зависит от вариантов их применения.

Основное содержание диссертации опубликовано в следующих работах:

1.Кабанов И. Д. Экспериментальная наладка коммутации // Вестник электропромышленности. 19б1.№1.

2.Кабанов И.Д. О расчете пульсаций тока и индуктивности сглаживающего дросселя для схем управляемой выпрямитель - двигатель постоянного тока // Реферативная информация о передовом опыте. Сер. «Монтаж и наладка электрооборудования». 1971. Вып.

3.Кабанов И.Д. Определение допустимой по условиям коммутации фор-сировки по напряжению возбуждения для машин постоянного тока. Реферативная информация о передовом опыте. Сер. «Монтаж и наладка электрооборудования». 1972. Вып.8.

4.Кабанов ИД. Исследование особенностей режима работы прокатных двигателей постоянного тока при питании от вентильных преобразователей: Дис. ...канд. техн. наук. Свердловск, 1974.

5.Кабанов И.Д. Индуктивность обмоток цепи якоря компенсированных машин постоянного тока с учетом взаимной индукции//Электротехника. 1974. №7.

6.Кабанов И.Д. Расчет индуктивности и выбор степени компенсации реакции якоря для двигателей постоянного тока при питании от управляемых выпрямителей: Реферативная информация о передовом опыте. Монтаж и наладка электрооборудования. 1974. Вып.З.

7.Кабанов И.Д. Приближенный расчет влияния пульсаций тока якоря на уменьшение коммутационной надежности двигателей постоянного тока // Вопросы электрификации сельского хозяйства: Тр. /ЧИМЭСХ. Челябинск, 1976. Вып. 112.

8.Кабанов И.Д. Распределение индуктивности обмотки якоря на полюсном делении // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1977.

9.Кабанов И.Д., Басов М.А. Расчет характеристик управляемого генератора на основе асинхронной машины с роторным возбудителем // Электротехническая промышленность. Сер. «Электрические машины». 1981. Вып.4.

Ю.Кабанов И.Д. Графический способ построения внешней и регулировочной характеристик управляемого генератора // Электротрансмиссия и автоматизация мобильных процессов в сельском хозяйстве: Тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1982. Вып. 165. _

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ I 33 БИБЛИОТЕКА |

СПетербург | 09 №0 ш I

П.Кабанов И.Д., Обиход В.И., Шаповалов А.Т. Обоснование математической модели взаимосвязанных асинхронных электроприводов мобильного агрегата // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1982.

12.Кабанов И.Д. Электроснабжение мобильных агрегатов сверхвысокой частоты с автономным источником // Применение энергии высоких частот в технологических процессах сельскохозяйственного производства: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1983.

13. Кабанов И.Д.. Поляков Ю.Г., Хуторной В.И Выбор преобразователей частоты для электроприводов мобильных с.-х. агрегатов //Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Науч. тр. /ЧИМЭСХ. Челябинск, 1983.

М.Разработка научных основ проектирования электрифицированных мобильных технологических агрегатов сельскохозяйственного назначения (для растениеводства): Отчет о НИР / ЧИМЭСХ; Исполнитель Кабанов И.Д. №ГР. Челябинск, 1984.

15. Кабанов И.Д. Проблемы создания электрооборудования для мобильных агрегатов // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. 1984. №2.

16. Кабанов И.Д. Выбор мощности электроприводов энергетического и тяговых модулей электрифицированного мобильного технологического агрегата // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1985.

17. Кабанов И.Д., Епишков Н.Е., Редько И.Я. Повышение технико-экономических показателей мобильных технологических агрегатов с помощью электрических передач // Повышение технико-экономических показателей сельскохозяйственных тракторов: Науч.тр. /ЧИМЭСХ.Челябинск, 1985.

18. Кабанов И.Д., Медведев Е.И. Уменьшение массогабаритных показателей дизель-генератора для мобильных сельскохозяйственных агрегатов с применением асинхронной машины пои повышенной частоте вращения // Повышение надежности работы электроустановок в сельском хозяйстве: Науч. тр. /ЧИМЭСХ. Челябинск, 1986.

19. Кабанов И.Д., Чегошникова Л.М. Влияние случайного характера нагрузки на коэффициент использования мощности дизеля в электрифицированном мобильном сельскохозяйственном агрегате // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1986..

20. Кабанов И.Д, Чегошникова Л.М. Исследование возможности повышения степени использования мощности дизеля при нестационарной нагрузке // Резервы повышения эксплуатационных качеств сельскохозяйственных тракто-

ров: Науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1986.

21. Рудакова Т.И., Кабанов И.Д. Расширение функциональных свойств мобильного электрифицированного энергетического средства // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Науч. тр. /ЧИМЭСХ. Челябинск, 1986.

22. Разработка и создание электрифицированного тягово-энергетического средства сельскохозяйственного назначения с расширенными функциональными свойствами: Отчет о патентных исследованиях / ЧИМЭСХ. Исп. Кабанов И.Д., Большакова Ф.А. №ГР 01829013480. Инв. № 02870014905. Челябинск, 1986.

23. Кирпичникова JI.M., Кабанов И. Д., Лебедев С.П. Повышение коэффициента использования мощности первичного двигателя в электрифицированном мобильном агрегате //Механизация и электрификация сел. хоз-ва. 1986. №12.

24. Разработка и создание электрифицированного тягово-энергетического средства сельскохозяйственного назначения с расширенными функциональными свойствами: Отчет о патентных исследованиях (заключительный) /ЧИМЭСХ. Исп. Кабанов И.Д., Большакова Ф.А. №ГР 01860022321; Инв. №02870057303. Челябинск, 1987.

25. Кабанов И.Д., Поляков Ю.Г. Защита таристорных преобразователей // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. 1987. №6.

26. Кабанов И.Д., Медведев Е.И. Расчет к.п.д. генератора, выполненного на основе асинхронной машины с фазным ротором, при повышенной частоте вращения Н Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч.тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1987.

27. Разработка дизель-генератора с повышенной частотой вращения и тока для мобильных с.-х. агрегатов: Науч.-техн. отчет /ЧИМЭСХ; Рук. Пястолов A.A., Исп. Кабанов И.Д. и др. №ГР 01860022321; Инв.№ 2880072664. Челябинск, 1988.

28. Обоснование области применения тиристорного преобразователя частоты с непосредственной связью в электрифицированных мобильных с.-х. агрегатах: Отчет о НИР; № ПРО 186002234. Челябинск, 1988.

29. Стабилизация мощности теплового двигателя электрифицированного мобильного агрегата с автономным источником энергии: Отчет о НИР / ЧИМЭСХ. Рук. Кабанов И.Д. № ГР01860022321; Инв. № 02880078343. Челябинск, 1988.

30. A.C. № 1473033 (СССР). Устройство для синхронизации системы им-пульсно-фазового управления тиристорными преобразователями / Кабанов И.Д , Поляков Ю.Г. // БИ. 1989. № 14.

31. A.C. 1446515 (СССР). Стенд для динамических испытаний силовых передач/ Епишков Н.Е., Кабанов И.Д., 'Гоказов Т.А. и др.// БИ. 1988. №47.

32. A.C. 1395195 (СССР). Трансмиссия самоходного зерноуборочного комбайна / Епишков Н.Е., Кабанов И.Д., Токазов Т.А. // БИ. 1988. № 18.

33. Кабанов И.Д., Рудакова Т.И. Обоснование величины главного индуктивного сопротивления генератора для мобильных дизельных электроагрегатов // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1988.

34. Горковенко Л.Г., Кабанов И.Д. Методика расчета параметров опорно-тягового модуля для активного тракторного прицепа // Снижение динамичности работы тракторов, их систем и механизмов в эксплуатационных условиях: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1988.

35. A.C. 1513266 (СССР). Комбинированная муфта / Кабанов И.Д., Токазов Т. А., Миркитанов Е.И., Андреев В.А. // БИ. 1989. № 37.

36. A.C. № 1432695 (СССР). Устройство для импульсно-фазового управления тиристорными преобразователями / Кабанов И.Д., Поляков Ю.Г. // БИ. 1988. №39.

37. A.C. 1466646 (СССР). Индукционно-фрикционная муфта / Пястолов A.A., Кабанов И.Д., Токазов Т.А. и др. // БИ. 1989. № 22.

38. Кабанов И.Д., Рудакова Т.И. Повышение эффективности мобильных установок для резервирования электроснабжения объектов животноводства // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1989.

39. A.C. 1553419 (СССР). Тяговый привод транспортного средства / Кабанов И.Д., Четошникова Л.М. //БИ. 1990. № 12.

40. A.C. 1565546 (СССР). Самоходная зерноочистительная машина / Кабанов И. Д., Епишков Н.Е. Токазов Т.А., Пахомов В.В. // БИ. 1990. № 19.

41. A.C. 1557643 (СССР). Бесконтактная электромагнитная муфта скольжения / Пястолов A.A., Кабанов И.Д., Токазов Т. // БИ. 1990. № 14.

42. Обоснование и разработка автономного источника электроэнергии для резервного электроснабжения с.-х. объектов: Отчет о НИР / ЧИМЭСХ; Рук. Кабанов И.Д. № ГР 01860022321; Инв. № 02900034415. Челябинск, 1990.

43. Кабанов И Д., Рудакова Т.И. Совершенствование параметров дизельного генератора для мобильных электроагрегатов // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр./ ЧИМЭСХ. Челябинск, 1990.

44. Кабанов И.Д., Рудакова Т.И. Расчет угла коммутации трехфазных выпрямителей с учетом асинхронной нагрузки // Техника в с. хоз-ве. 1990. № 1.

I

s

45. Кабанов И.Д. Учет взаимосвязей между параметрами электрической машины при проектировании ее заданных свойств // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1991.

46. Данилов В.В., Кабанов И.Д. Регулирование возбуждения автономного генератора по двум осям // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1991.

47. Кабанов И.Д., Рудакова Т.И. Резервирование электроснабжения с помощью автономных источников // Достижения науки и техники АПК. 1991 .№1.

48. Кабанов И.Д., Рудакова Т.И., Савельев П.С. Отбор мощности от колес автомобиля и трактора // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. 1991. №10.

49. Кабанов И.Д., Данилов В.В. Выбор параметров электрической системы отбора мощности // Техника в сельском хозяйстве. 1991. №1.

50. Кабанов И.Д., Пахомов В.В. и др. Электропривод колебательного движения //Информлисток №119-91. Свердловский НТИ, 1991.

51. Кабанов И.Д., Дорм А.Г. Система токового компаундирования для генератора дуговой сварки с приводом от сельскохозяйственного трактора // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1992.

52. Кабанов И.Д., Дорм А.Г. Принципы проектирования генератора дуговой сварки с приводом от ВОМ трактора // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр./ЧИМЭСХ. Челябинск. 1992.

53. Кабанов И.Д.. Рудакова Т.И. Совершенствование генераторов автономных источников резервного электроснабжения // Техника в сельском хозяйстве. 1992. № 1.

54. A.C. 1724386 (СССР). Вибрационный решетный стаи /Кабанов И.Д., Пахомов В.В, Юнусов Р.Ф. и др. //БИ. 1992.№ 13.

55. Кабанов И.Д., Долгов A.A. Научно-технические задачи по разработке универсального синхронного генератора с приводом от вала отбора мощности сельскохозяйственного трактора // Вестн. ЧГАУ. 1996. Т. 14.

56. Кабанов И Д., Долгов A.A., Борщ О.Г. Расчет системы синхронный генератор-выпрямитель // Вестн. ЧГАУ. Т. 14.

57. Кабанов И.Д., Долгов A.A., Борщ О.Г., Малохатко М.Е. Программа расчета внешних характеристик системы «синхронный генератор-выпрямитель» на языке TURBO BASIC для сварочного режима универсального генератора мощностью 16 кВт //Вестн. ЧГАУ. 1996. Т. 16.

58. Кабанов И.Д, Рудакова Т.И. Влияние режима работы резервного

»

(

генератора па срок службы изоляции II Вестн. ЧГАУ. 1996. Т. 16.

59. Кабанов И.Д., Дорм А.Г., Епишков НЕ., Ужва И.Н. Заявка № 93019794, 1993; Патент №2088030,1997. БИ. 1997. №23.

60. Кабанов И.Д. Проблемы совершенствования электрооборудования для автономных электроэнергетических систем сельскохозяйственного назначения // Техника в сельском хозяйстве. 2000. №3.

i

I

¡Г 1

Подписано к печати 26.05.03. Формат 64x84/16. Уч.иад. л. 2,0. Заказ ЦЬЪ Тираж 100 экз.

А

01530 1

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. ПРОБЛЕМЫ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ

ДЛЯ АВТОНОМНЫХ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ.

1.1. Существующие автономные электроэнергетические системы сельскохозяйственного назначения.

1.2. Состояние и перспективы развития АЭЭС.

1.2.1. Вариант АЭЭС с питанием от электрических сетей через трансформатор ограниченной мощности.

1.2.2. Вариант АЭЭС с питанием от дизель-электрических источников.:.

1.2.3. Вариант АЭЭС в составе электрифицированного мобильного технологического агрегата.

1.2.3.1. Предпосылки электрификации мобильных процессов в растениеводстве.

1.2.3.2. Технические и технологические предпосылки срздания системы электрооборудования для мобильных агрегатов с автономными источниками энергии.

1.2.3.3. Технические и технологические предпосылки выбора параметров силового электрооборудования электрифицированных МТА.

1.2.3.4. Особенности электрифицированных МТА и требования к электрооборудованию.

1.3. Сравнение вариантов АЭЭС и выбор направлений исследования

1.4. Научные и технические задачи по совершенствованию электрооборудования АЭЭС.

1.5. Цель и задачи исследований.

Глава 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НОВЫХ МОДИФИКАЦИЙ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ ДЛЯ АЭЭС.

2.1. Существующие электрогенераторные установки сельскохозяйственного назначения.

2.2. Резервы и пути улучшения технико-экономических показателей дизельных генераторов.

2.3. Обоснование и выбор величины воздушного зазора, индуктивных сопротивлений и статической перегружаемости генераторов для автономных дизельных электроагрегатов.

2.3.1. Взаимосвязь воздушного зазора с индуктивными сопротивлениями синхронного генератора.

2.3.2. Обоснование допустимой величины синхронного индуктивного сопротивления по критерию статической перегружаемости генератора.

2.3.3. Влияние величины воздушного зазора на характеристики генератора.

2.4. Разработка новых модификаций синхронных генераторов.

2.4.1. Синхронные генераторы с дискретным изменением частоты.

2.4.2. Синхронные генераторы с крутопадающей внешней характеристикой в зоне рабочих токов.

2.4.2.1. Синхронные генераторы для дуговой сварки выпрямленным током.'.

2.4.2.2. Универсальный синхронный генератор (УСГ) с приводом от ВОМ сельскохозяйственных тракторов.

2.5. Совершенствование генераторов автономных источников с учетом вероятностных показателей режимов работы

2.6. Выводы по главе.

Глава 3. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТИРИСТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ДЛЯ АЭЭС.

3.1. Научно-технические задачи по совершенствованию тиристорных преобразователей для АЭЭС.

3.2. Обоснование и выбор силовой схемы преобразователя частоты

3.3. Повышение устойчивости и работоспособности системы управления.

3.3.1. Особенности работы систем управления импульсно-фазового управления от источника энергии с нестабильными параметрами.

3.3.2. Разработка ФСУ для условий источника питания с нестабильными параметрами.

3.3.3. Система импульсно-фазового управления тиристорными преобразователями, питающаяся от источника энергии с нестабильным по частоте напряжением.

3.4. Обоснование конструктивно-компоновочного исполнения тири сторного преобразователя частоты с непосредственной связью.

3.4.1. Конструктивное исполнение унифицированного силового модуля.

3.4.2. Температурные режимы тиристоров. Допустимые токи. Защита с помощью автоматических выключателей.

3.4.3. Тиристорные преобразователи на основе унифицированного силового модуля.

3.5. Результаты теоретических исследований ТПЧН при питании от источника ограниченной мощности.

3.5.1. Режимы работы ТПЧН в схеме с нулевым проводом при активной и активно-индуктивной нагрузках.

3.5.2. Режимы работы ТПЧН в схеме без нулевого провода при активной и активно-индуктивной нагрузках.

3.5.3. Электромагнитные процессы при инвертировании на спадающем участке тока.

3.5.4. Режимы работы ТПЧН при нагрузке, содержащей противо

3.6. Экспериментальные исследования ТПЧН.

3.6.1. Температура перегрева полупроводниковой структуры тиристоров.

3.6.2. Максимально допустимый ударный ток тиристора.

3.6.3. Исследование работоспособности системы управления ТПЧН при работе от источника энергии с нестабильными параметрами электрической энергии.

3.6.4. Результаты исследования режимов работы ТПЧН с активно-индуктивной нагрузкой, не содержащей противо ЭДС.

3.6.5. Результаты исследований режимов работы ТПЧН с активно-индуктивной нагрузкой, содержащей противо ЭДС (асинхронный двигатель).

3.6.6. Производственные испытания.

3.7. Выводы по главе.

Глава 4. ПОВЫШЕНИЕ КОММУТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА ПРИ ПИТАНИИ

ОТ ВЕНТИЛЬНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ.

4.1. Обоснование вопроса.

4.2. Индуктивность цепи якоря машин постоянного тока.

4.2.1. Существующие способы расчета индуктивности цепи якоря.

4.2.2. Расчет индуктивности цепи якоря и ее составляющих с учетом взаимоиндукции между обмотками.

4.2.3. Распределение индуктивности обмотки якоря на полюсном делении.

4.2.4. Результаты экспериментальных исследований.

4.3. Потенциальные условия на коллекторе двигателей постоянного тока при питании от вентильных преобразователей.

4.3.1. Величина амплитудного напряжения на выводах и на коллекторе двигателей при питании от вентильных преобразователей.

4.3.2. Распределение переменной составляющей выпрямленного напряжения по коллектору.

4.3.3. Сравнение показателей потенциальной напряженности на коллекторе при питании двигателей от генераторов и вентильных преобразователей.

4.3.4. Результаты экспериментальных изменений потенциальной напряженности на коллекторе.

4.4. Влияние пульсаций тока якоря на уменьшение коммутационной надежности двигателей.

4.4.1. Особенности коммутации при пульсирующем токе якоря.

4.4.2. Уравнение тока разрыва в коммутируемом контуре.

4.4.3. Решение уравнения (4.38).

4.4.4. Использование уравнения тока разрыва для определения влияния пульсаций тока якоря на коммутационную надежность.

4.5. Влияние вентильных возбудителей на коммутацию машин постоянного тока.

4.5.1. Трансформаторные ЭДС в секциях якоря при возбуждении от вентильных возбудителей.

4.5.2. Влияние трансформаторной ЭДС в секции на коммутации.

4.6. Выводы по главе.

Глава 5. ПОВЫШЕНИЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ МОЩНОСТИ АЭЭС

НА ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ МТА.

5.1. Постановка задачи.

5.2. Теоретические исследования динамики электрифицированных

МТА с автономным источником энергии.

5.2.1. Динамика МТА при гармонических колебаниях нагрузки.

5.2.2. Динамика МТА при случайном характере изменения нагрузки

5.2.3. Методика расчета активной мощности энергетической установки с учетом переменной нагрузки.

5.3. Новые научно-технические разработки для электрифицирован ных МТА.

5.4. Выводы по главе.

Глава. 6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ НОВЫХ МОДИФИКАЦИЙ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ АЭЭС

И ВАРИАНТОВ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ.

6.1. Технико-экономические показатели новых модификаций электрооборудования для АЭЭС.

6.1.1. Технико-экономические показатели синхронных генераторов.

6.1.2. Технико-экономические показатели ТПЧН.

6.1.3. Технико-экономические показатели установок «вентильный преобразователь - двигатель постоянного тока».

6.2. Экономическая эффективность новых разработок электрооборудования в зависимости от вариантов их применения.

6.2.1. Экономическая эффективность применения генераторных установок с дискретным изменением частоты при резервном электроснабжении сельскохозяйственных объектов.

6.2.2. Экономическая эффективность применения УСГ в составе автономного электроагрегата.

6.2.3. Экономическая эффективность применения ТПЧН в электротехнологии приготовления кормов.

6.2.4. Экономическая эффективность применения регулятора активной мощности на электрифицированном мобильном технологическом агрегате.

6.3. Выводы по главе.

Актуальность проблемы.

Современное сельскохозяйственное производство немыслимо без электрификации. Повышение производительности труда, внедрение новых электротехнологий и технических средств электрификации увеличивает спрос на электрическую энергию. Так как рост цен на энергоносители продолжается, то повышаются и составляющие затрат на единицу продукции. В связи с этим возникают научно-технические и практические проблемы по вопросам разработки новых энергосберегающих технологий и технических средств электрификации.

Основой электрификации сельского хозяйства являются три разновидности электроэнергетических систем:

1) с питанием от электрических сетей;

2) с дизель-электрическим источником питания;

3) в составе электрифицированных мобильных технологических агрегатов (МТА).

По основным признакам и свойствам они относятся к автономным системам.

Автономность системы обусловлена соизмеримостью мощностей источников питания и потребителей и их обособленностью от других систем. В этом главная особенность и отличие АЭЭС от больших энергетических систем. Но не только в этом. В результате взаимного влияния источника энергии и нагрузки нарушаются режимы работы АЭЭС вплоть до полной неработоспособности системы электрооборудования. Особенно это относится ко второму и третьему вариантам. Источник питания в составе дизеля и синхронного генератора имеет нестабильную частоту вращения и частоту тока, усугубляющие режим работы.

Самым сложным и наименее изученным является третий вариант АЭЭС в составе электрифицированных мобильных технологических агрегатов. Его особенности и отличия рассмотрены в первой и пятой главах.

Здесь лишь отметим необходимость решения ряда научно-технических задач для обеспечения работоспособности, надежности и эффективности системы электрооборудования в условиях мобильности агрегатов, соизмеримости мощности источника питания и нагрузки, тяжелых условий окружающей среды.

Работа выполнена в соответствии с республиканской программой №29 «Механизация, энергетика и ресурсосбережение. Разработать основные направления долгосрочной федеральной технической политики, систему энергетического обеспечения, развития автоматизации производств и экономии энергетических ресурсов в сельскохозяйственном производстве России». Приказ №10 от 17.03.95 г. Министерства сельского хозяйства Российской Федерации. Главное управление высших учебных заведений, г. Москва, 1995 г.

Цель и задачи исследования

Цель работы - обеспечение работоспособности и повышение эффективности электрооборудования АЭЭС путем совершенствования и разработки новых модификаций электрооборудования.

Задачами исследования являются:

- обоснование и разработка новых вариантов исполнения автономных генераторов с улучшенными энергетическими, массогабаритными и эксплуатационными показателями;

- обоснование конструктивно-компоновочного исполнения тири-сторных преобразователей частоты с непосредственной связью и разработка устройств по обеспечению работоспособности системы управления в условиях нестабильности параметров электрической энергии;

- повышение коммутационной надежности двигателей постоянного тока при питании от вентильных преобразователей;

- повышение использования мощности энергетической установки электрифицированных МТА.

Научная новизна. Теоретически обоснованы и разработаны методики расчета, обеспечивающие:

- создание новых исполнений синхронных генераторов для автономного электроснабжения, в том числе генераторов с уменьшенным воздушным зазором, с крутопадающей внешней характеристикой в зоне заданного тока нагрузки, с дискретным изменением частоты вращения и тока, сварочных генераторов, универсального генератора;

- новое конструктивное исполнение тиристорного преобразователя частоты с непосредственной связью для электрифицированного МТА и новое техническое решение системы управления при питании преобразователя от источника с нестабильной частотой и напряжением;

- повышение коммутационной надежности двигателя постоянного тока при питании от вентильных преобразователей;

- повышение использования мощности энергетической установки электрифицированных МТА.

На защиту представлены:

- теоретические основы повышения работоспособности, надежности и эффективности электрооборудования для АЭЭС;

- новые модификации синхронных генераторов и тиристорного преобразователя для АЭЭС;

- повышение использования мощности энергетической установки электрифицированных МТА.

Практическая ценность и реализация результатов исследований

Теория, инженерные методы расчетов, новые технические средства и технические решения, разработанные на основе результатов исследований, обеспечивают повышение работоспособности, надежности и эффективности электрооборудования в АЭЭС.

Новые конструктивно-компоновочные исполнения генераторов и тиристорного преобразователя отличаются уменьшенными массогабаритными показателями и расходом электротехнической меди и стали.

Электрогенераторная установка с дискретным изменением частоты 50/100 Гц мощностью 105/85 кВт при coscp 0,8 и 135/105 кВт при cos(p =1,0 изготовлена для резервного электроснабжения животноводческих ферм, испытана и внедрена в совхозе «Новый мир» Чесменского района Челябинской области.

Генераторы для дуговой сварки выпрямленным током с приводом от ВОМ тракторов в количестве 20 шт. изготовлены и внедрены в сельскохозяйственных предприятиях Оренбургской области.

Универсальные генераторы, обеспечивающие путем переключения режим синхронного генератора 50Гц мощностью 16 кВТ и режим дуговой сварки выпрямленным током до 250А, рекомендованы к постановке на производство предприятиями и организациями ОАО «Уралтрак», «Урал-нефтегазстрой», ГО и ЧС Челябинской области, ЧВВАИУ (г. Челябинск), войсковая часть 77966.

Тиристорные преобразователи с непосредственной связью мощностью 110 кВА изготовлены и внедрены на обкаточно-тормозных стендах Кичигинского завода и Уральского ремонтного завода Челябинской области. Преобразователь мощностью 100 кВ А изготовлен и внедрен в учхозе Белорусского института механизации сельского хозяйства.

Научно-технические разработки и материалы их расчетов приняты к внедрению Уральским филиалом ВИЭСХ, Главным управлением сельского хозяйства и продовольствия Правительства Челябинской области, ЗАО Челябагропромэнерго, ОАО «Челябэнерго» Центральные электрические сети и др.

Учебное пособие «Резервирование электроснабжения сельскохозяйственных потребителей с помощью автономных источников», результаты исследований по генераторам и повышению использования мощности энергетической установки электрифицированного МТА внедрены в учебный процесс Челябинского государственного агроинженерного университета.

Апробация работы

Основные результаты исследований доложены, обсуждены и одобрены на ежегодных научно-технических конференциях ЧГАУ (1975-2000 гг.), на Всесоюзном научно-методическом совещании на секции «Применение электрической энергии в сельском хозяйстве» (Тбилиси, 1981 г.) научно-практической конференции «Пути и задачи электрификации сельского хозяйства края в свете решений майского (1982 г.) Пленума ЦК КПСС» (Барнаул, 1983 г.), Всесоюзном научно-методическом совещании секции «Применение электрической энергии в сельском хозяйстве» и «Электроэнергетика, энергоснабжение и эксплуатация электроустановок и энергобезопасность в сельском хозяйстве» отделения механизация и электрификация сельского хозяйства ВАСХНИЛ (Ташкент, 1984 г.), Рес публиканском научно-техническом совещании «Электрификация и автоматизация технологических процессов орошения, возделывания, уборки и переработки хлопка-сырца» (Ташкент, 1982 г.), шестой научно-технической конференции «Электроприводы переменного тока с полупроводниковыми преобразователями» (Свердловск, 1983. г.), Всесоюзной научно-практической конференции «Развитие и совершенствование агрегатирования и приводов сельскохозяйственной техники» (Москва, 1984 г.), XVIII научно-производственной конференции «Проблемы повышения эффективности использования производственного потенциала сельского хозяйства в условиях научно-технического прогресса» (Кустанай, 1989 г.), II Всесоюзной научно-технической конференции «Энергосберегающее электрооборудование для АПК» (Москва, 1990 г.).

Публикации

Основное содержание диссертации опубликовано в 42 печатных работах, 11 описаниях изобретений, 7 научных отчетах о результатах НИР.

Структура и объем диссертации

Диссертация состоит из введения, б глав, заключения и выводов, списка литературы и приложений. Общий объем 323 страниц, основной текст изложен на 261 страницах и включает рисунка и ^ таблиц.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Причинами неработоспособности, повышенных отказов и аварийности электрооборудования АЭЭС являются ограниченная мощность источника питания, резкие искажения в кривой питающего напряжения, отклонение частоты вращения и тока в дизель-электрических установках, взаимосвязь источника с технологическим процессом. С целью устранения негативных режимов необходимо совершенствование электрооборудования.

2. Самым сложным и менее изученным вариантом АЭЭС является мобильный электрифицированный технологический агрегат. Он имеет функциональную взаимосвязь источника с технологическим процессом, электрический и механический каналы передачи энергии, механическую взаимосвязь с потребителем и обратное воздействие потребителя на источник, содержит физически неоднородные силовые цепи, мобильное исполнение.

3. Установлено, что синхронные генераторы для автономных электроагрегатов с приводами от ДВС можно и целесообразно проектировать с уменьшенным до 50% воздушным зазором. При сохранении работоспособности это уменьшает его массогабаритные и стоимостные показатели

На этой основе разработаны новые исполнения генераторов:

-синхронные генераторы с дискретным изменением частоты вращения и тока;

-синхронные генераторы для дуговой сварки выпрямленным током;

-синхронные генераторы с крутопадающей внешней характеристикой в зоне рабочих токов;

-универсальные синхронные генераторы, совмещающие в одном корпусе функции источника электроэнергии 50 Гц, источника сварки выпрямленным током, источника напряжения 50 Гц и выпрямленного тока на несколько уровней напряжения с крутопадающей внешней характеристикой в зоне рабочих токов.

4. Разработано новое конструктивно-компоновочное исполнение силовой части преобразователя частоты с непосредственной связью в виде герметичного блока и изолированного от него сменного блока охлаждения, обеспечивающее герметичность, универсальность схемных и конструктивных решений, возможность унификации преобразовательных устройств разного функционального исполнения, а также токовую защиту с помощью автоматических выключателей.

Впервые предложены элементы системы импульсно-фазового управления, обеспечивающие устойчивую работу преобразователя частоты при значительных коммутационных искажениях напряжения и глубоких изменениях частоты питающей сети.

5. На основе обоснованных автором новых теоретических положений разработаны методики расчета коммутационной надежности двигателей постоянного тока при питании от вентильных преобразователей, обеспечивающие:

-определение эквивалентных индуктивностей всех элементов цепи якоря машины постоянного тока и всей цепи якоря с учетом взаимной индукции между обмотками;

-определение показателей потенциальной напряженности и коммутационной надежности при летании двигателей постоянного тока от вентильных преобразователей.

Доказано следующее:

1) выпрямительные пульсации напряжения на коллекторе можно уменьшить почти до нуля путем изготовления двигателя с точной или небольшой (на несколько процентов) перекомпенсацией реакции якоря.

При этом потенциальная напряженность на коллекторе станет такой же, как при питании двигателя от генератора постоянного тока;

2) синфазность коммутационного потока и тока добавочных полюсов не устраняет влияния пульсаций тока якоря на коммутацию. Радикальным средством является ограничение величины пульсаций путем применения сглаживающей индуктивности либо многофазных преобразователей с несимметричной системой управления,

3) огибающая предельных значений тока разрыва в коммутируемых секциях имеет чередующиеся минимумы и максимумы и в результате уменьшение запаса коммутационной надежности становится зависимым от частоты вращения двигателя;

4) для ослабления неблагоприятного воздействия вентильных возбудителей на коммутацию необходимо ограничивать апериодическую и периодическую составляющие трансформаторной ЭДС путем ограничения скорости изменения тока возбуждения во времени и величины выпрямительных пульсаций напряжения на обмотке возбуждения. Первое достигается ограничением форсировки напряжения возбуждения, второе - с по мощью схемы вентильного возбудителя.

6. Установлена возможность повышения коэффициента использования мощностей АЭЭС на электрифицированных МТА путем стабилизации ее режима работы с помощью бесступенчатой передачи. Разработан регулятор активной мощности, обеспечивающий повышение производительности и снижение удельного расхода топлива.

7. Технико-экономическая эффективность от внедрения мероприятий по совершенствованию существующих и созданию новых модификаций электрооборудования для АЭЭС выражаются следующими показателями:

-новые модификации синхронных генераторов с уменьшенным воз душным зазором мощностью до 100 кВт имеют массу на 30%, а стоимость на 20% меньше по сравнению с генераторами общесерийного исполнения;

-универсальный синхронный генератор мощностью 16 кВт имеет расчетную экономию материалов по сравнению с генератором серийного исполнения на 45%, а стоимость на 20%.

-тиристорный преобразователь частоты мощностью 110 кВт имеет массу на 80%, а стоимость на 82% меньше по сравнению с аналогом серийного исполнения;

- применение новых технических средств расширяет возможности электрификации технологических процессов и агрегатов, а повышение эффективности зависит от вариантов их применения.

1. Злакоманов В.В., Яковлев Б.С. Взаимодействие динамических систем с источниками энергии. М.: Энергия, 1980.

2. Научный отчет. Разработка научных основ проектирования электрифицированных мобильных технологических агрегатов с.-х. назначения (для растениеводства). Челябинск, 1984.

3. Кацыгин В.В. и др. Перспективные мобильные энергетические средства для сельскохозяйственного производства. Минск: Наука и техника. 1982.

4. Кутьков Г.М. Технологические основы и тяговая динамика мобильных средств. М., 1992.

5. Рунов Б.А. Проблемы изготовления и использования роботов в агропромышленном комплексе // Мех. и электр. сел. хоз-ва. 1982. № 1.

6. Изаков Ф.Я., Матвеев Е.А. Применение СВЧ-энергии в мобильных технологических процессах растениеводства // Тез. докл. научно-методического совещания «Электрификация мобильных процессов в растениеводстве и животноводстве». Челябинск, 1983.

7. Обиход В.И. Режимы работы источника для уничтожения сорной растительности электрическим током и обоснование параметров трехфазного генератора: Автореф. дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1993.

8. Кешуов С.А. Исследование приводных характеристик и обоснование методики расчета электропривода рабочих органов широкозахватного жатвенного агрегата: Автореф. дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1981.

9. Редько И .Я. Обоснование эффективности электрической силовой передачи ходовой системы мобильного сельскохозяйственного агрегата модульного исполнения: Автореф. дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1988.

10. Шалягин В.Н. Транспортные и транспортно-технологические средства повышенной проходимости. М.: Агропромиздат, 1986.

11. Миркитанов В.И., Баканчиков В.А. Перспективные тракторные прицепы // Техника в сельском хозяйстве. 1985. №10.

12. Кацыгин В.В. и др. Перспективы применения автоматизированного электропривода ходовых систем мобильных агрегатов // Мех. и электр. сел. хоз-ва. 1984. №8.

13. Кабанов И.Д., Миркитанов В.Н., Большакова Ф.А. Перспективы применения электропривода для активизации прицепов сельскохозяйственного назначения //Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1987.

14. Рудакова Т.И. Повышение эффективности автономных источников резервного электроснабжения объектов животноводства: Автореф. дис. .канд. техн. наук Челябинск, 1993.

15. Рудакова Т.И., Кабанов И.Д. Расширение функциональных свойств мобильного электрифицированного энергетического средства //

16. Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Науч. тр / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1986.

17. Кабанов И.Д. Электроснабжение мобильных агрегатов сверхвысокой частоты с автономным источником // Применение энергии высоких частот в технологических процессах сельскохозяйственного производства: сб. науч. тр./ ЧИМЭСХ Челябинск, 1983.

18. Краснощекое Н.В., Артюшин А.А. Трансадаптивный агроинжи-ниринг основа новой технической политики в АПК // Техника в сельском хозяйстве, 1994. № 5.

19. Кабанов И.Д. Выбор мощности электроприводов энергетического и тяговых модулей электрифицированного мобильного технологического агрегата // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1985.

20. Горковенко Л.Г., Кабанов И.Д. Методика расчета параметров опорно-тягового модуля для активного тракторного прицепа // Снижение динамичности работы тракторов, их систем и механизмов в эксплуатационных условиях: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1988.

21. Кабанов И.Д. Проблемы создания электрооборудования для мо

22. Кабанов И.Д., Рудакова Т.Н. Расчет угла коммутации трехфазных выпрямителей с учетом асинхронной нагрузки // Техника в сельском хозяйстве. 1990. № 1.

23. Пахомов В.В. Электропривод решетных станов зерноочистительных машин на основе линейных асинхронных двигателей. Дис. канд. техн. наук Челябинск, 1993.

24. Кабанов И.Д. Системы электрооборудования для мобильных агрегатов сельскохозяйственного назначения // Тез докл. «О дальнейшем развитии электрификации сельского хозяйства». М., 1980.

25. Кабанов И.Д. Актуальные задачи в разработке и исследовании систем электрооборудования мобильных агрегатов сельскохозяйственного назначения // Вопросы электрификации сельского хозяйства: Труды, Вып. 184 / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1979.

26. Кабанов И.Д. Обоснование системы электрооборудования для мобильных сельскохозяйственных агрегатов для растениеводства // Материалы всесоюзного методического совещания секции "Применение электрической энергии в сельском хозяйстве" Тбилиси, 1981.

27. Кабанов И.Д., Епишков Н.Е. Задачи по разработке электрифицированных мобильных агрегатов с автономным источником для растениеводства // Тез. докл к науч.-практ. конф. «Пути и задачи электрификации сельского хозяйства». Барнаул, 1983.

28. Кабанов И.Д. Проблемы совершенствования электрооборудования для автономных электроэнергетических систем сельскохозяйственного назначения // Техника в сельском хозяйстве. 2000. № 3.

29. Николаенко A.B., Хватов В.Н. Повышение эффективности использования тракторных дизелей в сельском хозяйстве. JL, 1986.

30. Комаров Д.Г., Молосков Н.Ф. дизельные электростанции для резервного электроснабжения М.: Информэлектро, 1985.

31. Комаров Д.Г., Молосков Н.Ф. Резервирование источники электроснабжения сельскохозяйственных потребителей. М.: Энергоатомиздат, 1990.

32. Алексеев А.П., Кудряшов Р.Ф., Чекменев Е.Е. Дизельные и Карбюраторные электроагрегаты и станции. Справочник под ред. Андрейкова Е.А. М.: Машиностроение, 1973.

33. Дизельные электроагрегаты. Каталог ИНФОРМЭЛЕКТРО.

34. Гревцев Л.Н., Виноградова H.A. Передвижные электроустановки с дизельными и карбюраторными двигателями фирм Англии, Италии, Японии //Электротехническая промышленность. Сер.Тяговое и подъемно-транспортное оборудование. 1961. Вып. 2.

35. Гревцев Л.Н., Виноградова H.A. Синхронные генераторы Англии мощностью до 2000 кВА, используемые в передвижных электростанциях // Электротехническая промышленность. Сер. Тяговое и подъемно-транспортное оборудование.'1982. Вып.5.

36. Молосков Н.Ф., Антонов Ю.М. Резервные источники электроснабжения АПК. М.: Информагротех, 1990.

37. Кабанов И.Д., Рудакова Т.И. Повышение эффективности мобильных установок для резервирования электроснабжения объектов животноводства // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1969.

38. Кабанов И.Д., Рудакова Т.И. Совершенствование генераторов автономных источников резервного электроснабжения // Техника в сельском хозяйстве. 1992. № 1.

39. Кабанов И.Д., Рудакова Т.И. Влияние режима работы резервного генератора на срок службы изоляции // Вестн. ЧГАУ. Т. 16. Челябинск, 1996.

40. Медведев Е.И. Повышение эффективное использования генераторной установки для резервного электроснабжения сельскохозяйственных объектов. Дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1991.

41. Данилов В.В. Выбор системы возбуждения для устройства электрического отбора мощности от сельскохозяйственного трактора // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1986.

42. Данилов В.В., Кабанов И.Д. Регулирование возбуждения автономного генератора по двум осям // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1991.

43. Данилов B.B. Система возбуждения генератора с приводом от сельскохозяйственного трактора. Дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1993.

44. Кабанов И.Д., Долгов A.A. Научно-технический задачи по разработке универсального синхронного генератора с приводом от вала отбора мощности сельскохозяйственного трактора. // Вести. ЧГАУ. 1996. Т. 14.

45. Долгов A.A. Универсальный синхронный генератор с приводомот вала отбора мощности сельскохозяйственного трактора. Дис.канд.техн. наук. Челябинск. 1996.

46. Дорм А.Г. Синхронные генераторы сельскохозяйственных мобильных систем // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. трудов / ЧГАУ. Челябинск, 1991.

47. Кабанов И.Д., Рудакова Т.И. Обоснование величины главного индуктивного сопротивления генератора для мобильных дизельных электроагрегатов // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ Челябинск, 1988.

48. Чернопятов Н.И., Петров Г.А. Применение обкаточных стендов в качестве резервных источников электроэнергии // Мех. и электр. сел. хоз-ва, 1982.

49. Чернопятов Н.И., Емец Б.Ф., Петров Г.А., Частовский A.B. Использование асинхронных двигателей в качестве синхронных генераторов // Изв. вузов СССР. Энергетика. 1983. № 9.

50. Вольдек А.И. Электрические машины. JL: Энергия, 1974.

51. Кабанов И.Д., Рудакова Т.И. Совершенствование параметров дизельного генератора для мобильных электроагрегатов // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1990.

52. ГОСТ 5616-61. Гидрогенераторы. Общие технические требования. Госстандарт, 1961.

53. ГОСТ 533-76. Турбогенераторы. Общие технические требования. Госстандарт, 1976.

54. Обоснование и разработка автономного источника электроэнергии для резервного электроснабжения с.-х. объектов: Отчет о НИР / ЧИМЭСХ; Рук. Кабанов И.Д. № ГР 01860022321; Инд. № 02900034415. Челябинск, 19900.

55. Разработка дизель-генератора с повышенной частотой вращения и тока для мобильных с.-х. агрегатов: Отчет о НИР / ЧИМЭСХ; Рук. Пяс-толов A.A., № ГР 01860022321; Инв. № 02880072664. Челябинск, 1988.

56. Проектирование электрических машин: в 2-х кн. / Под ред. Ко-пылова И.Н. М.: Энергоатомиздат, 1993.

57. Кабанов И.Д., Дорм А.Г. Принципы проектирования генератора дуговой сварки с приводом от ВОМ трактора // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1992.

58. Кабанов И.Д., Дорм А.Г. Система токового компаундирования для генератора дуговой сварки с приводом от сельскохозяйственного трактора // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1992.

59. Кабанов И.Д., Долгов A.A., Борщ О.Г. Расчет системы синхронный генератор-выпрямитель // Вест. ЧГАУ. Т. 14.

60. Кабанов И.Д., Долгов A.A., Борщ О.Г., Малохатко М.Е. Программа расчета внешних характеристик системы "синхронный генератор-выпрямитель" на языке TURBO BASIC для сварочного режима универсального генератора мощностью 16 кВт//Вест. ЧГАУ. 1996. Т. 16.

61. Кабанов И.Д., Дорм А.Г., Епишков Н.Е., Ужва И.Н. Заявка № 93019794, 1993; Патент № 2088030, 1997. БИ 1997. № 23.

62. Рюмин В.П. Как рассчитать цену на научно-техническую продукцию. М.: Финансы и статистика, 1993.

63. Пиотровский Л.М. Электрические машины. Л.: Энергия, 1972.

64. Поляков Ю.Г. Унифицированный силовой модуль для тиристор-ных преобразователи мобильных сельскохозяйственных агрегатов.// Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Сб. науч. тр. / ЧИМЭСХ, 1986.

65. ГОСТ 27002-83. Надежность в технике. Термины и определения. М., 1983.

66. Бернпггейн АЛ и др. Тиристорные преобразователи частоты без звена постоянного тока. М.: Энергия, 1968.

67. Баран А.Н. Технологическое действие электрического тока и оптимизация его параметров при обработке соломы в щелочных средах: Ав-тореф. дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1984.

68. Поляков Ю.Г. Повышение эффективности и работоспособности преобразователя частоты для сельскохозяйственного производства. Дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1990.

69. Поляков Ю.Г. Выбор схемы преобразователя частоты мобильных с.-х. агрегатов // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1982.

70. Кабанов И.Д., Поляков Ю.Г., Хуторной В.И. Выбор преобразователей частоты для электроприводов мобильных с.-х. агрегатов // Электрификация мобильных сельскохозяйственных агрегатов: Науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1983.

71. Обоснование области применения тиристорного преобразователячастоты с непосредственной связью в электрифицированных мобильных с.-х. агрегатах: Отчет о НИР; № ГР 0186002234. Челябинск, 1988.

72. Чебовский О.Г., Моисеев Л.Г., Сахаров Ю.В. Силовые полупроводниковые приборы. М.: Энергия, 1975.

73. Рабинерсон А.Л., Ашкинази Г.А. Режимы нагрузки силовых полупроводниковых приборов. М.: Энергия, 1976.

74. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1978.

75. Мэрфи Дж. Тиристорное управление двигателями переменного тока. М.: Энергия, 1970.

76. Жемеров Г.Г. Тиристорные преобразователи частоты с непосред- . ственной связью. М.: Энергия, 1977.

77. Руденко B.C., Сенько В.И., Чиженко И.М. Основы преобразовательной техники: Учебник для вузов. М.: Высшая школа, 1980.

78. Быков Ю.М. Непосредственные преобразователи частоты с автономным источником энергии. М.: Энергия, 1977.

79. Радин В.И., Загорский А.Е., Беленовский В.А. Энергомеханические устройства стабилизации частоты. М.: Энергоиздат, 1981.

80. Барский И.Б. и др. Динамика трактора. М.: Машиностроение,1973.

81. Писарев А.Л., Деткин Л.П. Управление тиристорными преобразователями. М.: Энергия, 1975.

82. Базиков В.А., Обухов С.Г., Чаплыгин Е.Е. Одноканальные системы управления вентильными преобразователями // Электротехника. 1975. №3.

83. A.C. № 1473033 (СССР). Устройство для синхронизации системы импульсно-фазового управления тиристорными преобразователями. / Кабанов И.Д., Поляков Ю.Г. // БИ. 1989. № 14.

84. A.C. № 1432695 (СССР). Устройство для импульсно-фазового управления тиристорным преобразователем / Кабанов И.д., Поляков Ю.Г. //БИ. 1988. №39.

85. Поляков И.Г. Унифицированный силовой модуль для тиристор-ных преобразователей мобильных сельскохозяйственных агрегатов // Электрификация мобильных с.-х. агрегатов: Науч. тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1986.

86. Кабанов И.Д., Поляков Ю.Г. Защита тиристорных преобразователей // Механизация и электрификация с.х. 1987. № 6.

87. Толвинский В.А. Электрические машины постоянного тока. М.: Госэнергоиздат, 1956.

88. Тищенко H.A. Динамическая устойчивость прокатных двигателей постоянного тока // Электричество. 1963. № 9.

89. Кабанов И.Д. Индуктивность обмоток цепи якоря компенсированных машин постоянного тока с учетом взаимной индукции // Электротехника. 1974. № 7.

90. Кабанов И.Д. Исследование особенностей режима работы прокатных двигателе^ постоянного тока при питании от вентильных преобразователей. Дис. .канд. техн. наук. Свердловск, 1974.

91. Кабанов И.Д. Распределение индуктивности обмотки якоря на полюсное деление // Электрификация и автоматизация мобильной сельскохозяйственной техники: Тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1977. Вып. 127.

92. Кабанов И.Д. Расчет индуктивности и выбор степени компенсации реакции якоря для двигателей постоянного тока при питании от управляемых выпрямителей: Реферативная информация о передовом опыте. Монтаж и наладка электрооборудования. 1974. Вып.З.

93. Прусс-Жуковский В.В. Знесина М.К. Критерии оценки и анализ потенциальной напряженности тяговых двигателей // Теория расчет и исследование высокоиспользованных электрических машин. М.: Наука, 1965.

94. Рабинович И.Н., Шубов И.Г. Проектирование электрических машин постоянного тока. М.: Энергия, 1967.

95. Кабанов И.Д. Распределение переменной составляющей выпрямленного напряжения по коллектору, электрификация и автоматизация мобильной сельскохозяйственной техники: Тр. / ЧИМЭСХ. Челябинск, 1977. Вып. 127.

96. Дуненков В.А. Исследование коммутации однофазных коллекторных тяговых двигателей промышленной частоты // Изв. вузов. Электротехника. 1959. № 11.

97. Василенко Г.В. Нескомпенсированная ЭДС в короткозамкну-тых секциях двигателя постоянного тока, питаемого от пульсирующего напряжения // Изв. вузов. Электротехника. 1958. № 8.

98. Золотарев П.А. О допустимой степени искрения щеток тяговых электродвигателей пульсирующего тока // Изв. вузов. Электромеханика. 1959. № 11.

99. Кабанов И.Д. Определение допустимой по условиям коммутации форсировки по напряжению возбуждения для машин постоянного тока. Реферативная информация о передовом опыте. Монтаж и наладка электрооборудования. Вып. 8. 1972.

100. Кутьков Г.М. Тяговая динамика тракторов. М.: Машиностроение, 1980.

101. Болотин A.A. О характере нагрузки на двигатель и силовую передачу трактора // Тракторы и сельхозмашины. 1959. №11.

102. Исследование параметров работы двигателя Д-160 на тракторе Т-130 с гидромеханической трансмиссией при использовании его в условиях эксплуатации: Отчет о НИР /ЧИМЭСХ. № ГР 01821013470, ВНТИЦ, ' инв. № 02840076204. Челябинск, 1984.

103. Попов В.Н. Резервы повышения производительности машинно-тракторного агрегата в сельскохозяйственном производстве // Улучшение тягово-динамических качеств сельскохозяйственных тракторов в условиях эксплуатации. Челябинск, 1982.

104. Кабанов И.Д., Четошникова JI.M. Исследование возможности повышения степени использования мощности дизеля при нестационарной нагрузке // Резервы повышения эксплуатационных качеств сельскохозяйственных тракторов / Науч. тр. ЧИМЭСХ. Челябинск, 1986.

105. Стабилизация мощности теплового двигателя электрифицированного мобильного агрегата с автономным источником энергии: Отчет о НИР / ЧИМЭСХ. Рук. Кабанов И.Д. № ГР 0186ш22321, инв. № 02880078343. Челябинск, 1988.

106. Четошникова JI.M. Повышение использования мощности энергетической установки электрифицированного мобильного сельскохозяйственного агрегата. Дис. .канд. техн. наук. Челябинск, 1989.

107. A.C. 1557643 (СССР). Бесконтактная электромагнитная муфта скольжения / Пястолов A.A., Кабанов И.Д., Токазов Т.А. // БИ. 1990. № 14.

108. A.C. 1395195 (СССР). Трансмиссия самоходного зерноуборочного комбайна / Епишков Н.Е., Кабанов И.Д., Токазов Т.А. // БИ. 1988. № 18.у*' ■Г

109. A.C. 1565546 (СССР). Самоходная зерноочистительная машина

110. Кабанов И.Д., Епишков Н.Е., Токазов Т.А., Пахомов В.В. // БИ. 1990. № • 19.

111. A.C. 1466646 (СССР). Пястолов A.A., Кабанов И.д., Токазов Т.А. и др. Индукционно-фрикционная муфта // БИ. 1989. № 21.

112. A.C. 1513266 (СССР). Комбинированная муфта / Кабанов И.Д., Токазов Т.А., Миркитанов Е.И., Андреев В.А. // БИ. 1989. № 37.

113. A.C. 1724386 (СССР). Вибрационный решетный стан / Кабанов И.Д., Пахомов В.В., Юнусов Р.Ф. и др. // БИ. 1992. № 13.

114. A.C. 1446515 (СССР). Стенд для динамических испытаний силовых передач / Епишков Н.Е., Кабанов И.Д., Токазов Т.А. и др. // БИ. 1988. №47.

115. A.C. 1553419 (СССР). Тяговый привод транспортного средства / . Кабанов И.Д., Четошникова JI.M. // БИ. 1990. № 12.

116. Кирпичникова JI.M., Кабанов И.Д. Лебедев С.П. Повышение коэффициента использования мощности первичного двигателя в электрифицированном мобильном агрегате // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. 1986. №12.

117. ГОСТ 27 278-79. Техника сельскохозяйственная. Методы экономической оценки. Госстандарт СССР, 1979.

118. Методика определения народнохозяйственного ущерба от перерывов электроснабжения с.-х. потребителей. М., 1987.

119. Обоснование и разработка автономного электроснабжения с.-х. объектов: Отчет по НИР/ЧИМЭСХ; Руководитель И.Д. Кабанов, № ГР 01860022321: ИНВ № 02900034415. Челябинск, 1990.

120. Радин В.И., Загорский А.Е., Манукян JI.A. Влияние повышения частоты вращения на мощность синхронного генератора // Изв. вузов. Электротехника. 1973. № 1.

121. Радин В.И., Загорский А.Е., Манукян JI.A. Определение мощности автономного синхронного генератора // Э.П. Сер. Электрические машины. 1972. № 8.

122. Методика определения экономической эффективности повышения частоты переменного тока для отдельных элементов электротехники, групп электрооборудования и отраслей народного хозяйства. Кишинев: Штиинца, 1976.

123. Методика определения экономической эффективности использования в сельском хозяйстве результатов научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ, новой техники, изобретений и рационализаторских предложений. М.: ВНИИПИ, 1983.

124. Методика определения оптовых цен на новые сельскохозяйственные машины. М.: Прейскурантгиз, 1969.

125. Основные методические положения определения экономической эффективности новой техники, изобретений и рационализаторских предложений в тракторном и сельскохозяйственном машиностроении. М.: ЦНИИТракторсельмаш, 1978.

126. Вегнер О.Г. Теория и практика коммутации машин постоянного тока. М.: ГЭИ, 1961.

127. Электрические машины в тяговом автономном режиме / Под ред. А.П. Пролыгина. М.: Энергия, 1979.

128. Гафиятуллин Р.Х., Беренцев В.В., Горелик Б.Л., Гельман М.В., Усынин Ю.С., Таубес В.Я., Осипов О.Я. Патент № 96100869 от 16.07.96 г.

129. Гафиятуллин Р.Х., Цытович Л.И., Маурер В.Г., Власов Д.Л. «Мягкий пуск асинхронных электроприводов // Техника и оборудование для села. 1999. №9.

130. Гафиятуллин Р.Х., Козловский Е.А. Автоматизация процесса геологоразведочного бурения. М.: Недра, 1977.

131. Данилов В.Н., Селунский В.В. Рекомендации по использованию электрических станций малой и средней мощности в качестве источников резервного электроснабжения. Госэнергонадзор Челябинской области, 2001.

132. Данилов В.Н., Селунский В.В. Обоснование систем резервного электроснабжения потребителей малой мощности // Техника в сельском хозяйстве, 2001. № 1.

133. Данилов В.Н., Сокол В.Я., Долин A.A., Сокол М.Я., Емченко И.В. Свидетельство на полезную модель № 14702 «Однофазный синхронный генератор» // Б.И. 2000. № 22. Данилов В.Н., Селунский В.В