автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Совмещенные регулируемые электромагнитные устройства для систем управления в электроэнергетике

На правах рукописи

ЗАБУДСКИЙ Евгений Иванович

Р Г Б ОД

1 7 ОКТ 1996

СОВМЕЩЕННЫЕ РЕГУЛИРУЕМЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ УСТРОЙСТВА ДЛЯ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ

Специальность 05.13.05 Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления___ ^

Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ульяновск - 1996

Работа выполнена в Ульяновском государственном техническом университете (УлГТУ)

Научный консультант -

доктор технических наук, профессор Мишин Владимир Иванович.

Официальные оппоненты -

член-корреспондент РАН, доктор технических наук, профессор Александров Георгий Николаевич,

доктор технических наук,

профессор Брянцев Александр Михайлович,

доктор технических наук,

профессор Семушин Иннокентий Васильевич.

Ведущее предприятие -

Акционерное общество Уралэлектротяжмаш, Екатеринбург.

Защита состоится 23 октября 1996 г. в 15 час. 00 мин.

на заседании диссертационного совета Д064.21.01 в Ульяновском государственном техническом университете, ауд.211.

Отзывы в 2-х экземплярах, заверенные и скрепленные гербовой печатью, просим направлять по адресу:

432027, Ульяновск, ул.Северный Венец, 32, УлГТУ, ученому секретарю

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке УлГТУ. Автореферат разослан 10.09.1996 г.

Ученый секретарь

диссертационного со д.т.п., профессор

Соснин П.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Статические нелинейные элементы и устройства, к которым относятся и управляемые, и насыщающиеся реакторы (УР и НР) трансформаторного типа с пульсирующим магнитным полем (ПМП) и электромашинного типа с вращающимся магнитным полем (ВМП), используются в качестве средств автоматического управления и регулирования в электроэнергетических и электромеханических системах, в автоматике и вычислительной технике. Эти реакторы, являясь средством автоматического регулирования реактивной мощности, необходимы для управления режимами электроэнергетических систем с целью решения следующих задач: компенсация избыточной зарядной мощности ЛЭН и повышение их пропускной способности, ограничение коммутационных перенапряжений, ограничение токов короткого замыкания, уменьшение колебаний напряжения, рациональное распределение'напряжения и тока и др.

Реализация перечисленных задач стала возможной благодаря теоретическим и экспериментальным исследованиям, выполненным отечественными и зарубежными учеными в областях электроэнергетики и электромеханики, промышленной электроники, систем управления и микропроцессорной техники. УР и НР установлены на эксплуатацию в ряде энергосистем и промышленных предприятий как у нас в стране, так и за рубежом. Вместе с тем, быстрое непрерывное регулирование реактивной мощности с помощью этих устройств является относительно новой, но активно развивающейся технологией в электроэнергетике.

Итоги работы в этом направлении были обсуждены на симпозиуме, который рассмотрел все обостряющуюся проблему создания управляемых потребителей избыточной реактивной мощности в электроэнергетических системах (Санкт-Петербург, научный центр РАН и гостехуниверситет, 1989 г). Решению этой проблемы посвящена реферируемая диссертация. В России, в связи с особенностями настоящего периода, потребность для ЛЭП в управляемых шунтирующих реакторах повышена, т.к. ЛЭП работают в условиях частых недогрузок по мощности.

В материалах симпозиума1 отмечено, что "..Применение управляемых реакторов позволяет: сократить использование дорогостоящего и сложного в эксплуатации оборудования (синхронные компенсаторы, статические тиристорные компенсаторы); уменьшить применение генерато-

гГлебов И.А. Всесоюзный симпозиум "Эффективность применения управляемых реакторов в энергосистемах"/Электротехника, 1990. N5. С.76-77

ров на электростанциях в качестве регулируемых источников реактивно! мощности и потери в линиях электропередач; ограничить исполъзованш сложной системы коммутации шунтирующих реакторов (нерегулируемых) н; линиях; как следствие - повысить технико-экономические показател! электроэнергетических систем и электропередач переменного тока."

Вместе с тем, установка УР и НР в электроэнергетических системах, необходимая для улучшения режимов работы систем, приводит и } увеличению количества установленного оборудования, что имеет отрицательные последствия. С целью их устранения, а, следовательно, дл? повышения надежности, снижения материалоемкости, уменьшения капитальных и эксплуатационных затрат, упрощения обслуживания систем I др. необходима разработка и исследование совмещенных насыщающихся ^ управляемых реакторов и реакторов-трансформаторов (УРТ), как системных устройств многоцелевого назначения, выполняющих одновременнс функции отдельных реактора и силового трансформатора, а также источника постоянного тока, питающего обмотку управления (ОУ), батарер конденсаторов (БК) и др. Из сопоставления совмещенного электромеханического устройства с раздельными обмотками (однокорпусный агрегат) и совмещенного устройства с совмещенными обмотками (СО) следует, чтс надежность и массо-габаритные показатели лучше у последнего, поэтому ему следует отдать предпочтение. Существенным является тот факт, чтс работа совмещенного УРТ полностью согласуется с особенностями работы электроэнергетической системы, основываясь на том обстоятельстве, что при максимальной нагрузке трансформатора мощность реактора должна быть минимальной, а при минимальной нагрузке трансформатора мощность реактора должна быть максимальной.

Таким образом, проблема создания простых, надежных и экономичных регулируемых устройств потребления избыточной реактивной мощности является актуальной. Результаты решения ее имеют важное народнохозяйственное значение, что определено необходимостью осуществления перечисленных выше задач управления режимами электроэнергетических систем и значительной протяженностью последних, что обусловливает большие масштабы внедрения устройств.

В диссертационной работе проблема создания высокоэффективных регулируемых потребителей реактивной мощности для систем управления в электроэнергетике решается путем объединения функций отдельных электроэнергетических устройств, а также объединения функций их элементов, в совмещенных системных устройствах многоцелевого назначения, необходимых для улучшения режимов работы дальних электропередач переменного тока, распределительных электросетей 6...10 кВ и выше и систем электроснабжения.промышленных предприятий.

ПЕРЕЧЕНЬ 0СН08НЫХ СОКРАЩЕНИЙ

БК - батарея конденсаторов,

ВМП - вращающееся магнитное поле,

ВН - вынужденное намагничивание,

Г-У- - граничные условия,

ДЛТУР - дополнительный автотрансформатор-управляемый реактор.

дмс - дифференциальное магнитное (¡сопротивление,

ДУЧП - дифференциальное уравнение в частных производных,

кн - кривая намагничивания,

ко - компенсационная обмотка,

КЗ - конечный элемент,

ЛАУ - линейное алгебраическое уравнение,

мкэ - метод конечных элементов,

МП - магнитный потенциал,

НАУ - нелинейное алгебраическое уравнение,

НР - насыщающийся реактор,

НТУ -

ПНМ - повышенная натуральная мощность,

PAT - реактор-автотрансформатор,

РКУ - реакторно-конденсаторное устройство,

PQ - рабочая обмотка,

САУ - система автоматического управления,

СКРМ - статический компенсатор реактивной мощности,

СН - симметричное намагничивание,

СН2 - свободное намагничивание по 2-й гармонике,

СО - совмещенная обмотка,

СП2 - самоподмагничивание по 2-й гармонике,

СФУ - статическое ферромагнитное устройство,

ТКИ - традиционное конструктивное исполнение,

УР - управляемый реактор,

УРВ - управляемый реактор с вращающимся магнитным полем,

УРТ - управляемый реактор-трансформатор,

ФО - фазосдвигающая обмотка,

ЭМ - электрическая машина.

Целью диссертации является создание обобщенной нелинейной теории статических ферромагнитных устройств с регулируемой индуктивностью, разработка и обоснование принципов построения (синтеза) эффективных совмещенных насыщающихся и управляемых реакторов и реакторов-трансформаторов, как многофункциональных устройств автоматического управления режимами электроэнергетических систем, математическое моделирование, исследование и оптимизация совмещенных реакторов и режимов их работы, решение вопросов проектирования и создание рациональных конструкций устройств с заданными улучшенными характеристиками для различных областей применения.

Для достижения этой цели необходимо решить следующие задачи: 1) выполнить анализ существующих решений и разработать принципы построения (синтеза) совмещенных НР, УР и УРТ с заданными улучшенными характеристиками; 2) разработать в терминах электромагнитного и электростатического полей обобщенные математическую модель, алгоритм и ее программную реализацию для установления неизвестных ранее взаимосвязей между конструктивными особенностями совмещенных устройств и их дифференциальными и интегральными характеристиками; 3) разработать обобщенные математическую модель, алгоритм и программную реализацию поперечной магнитной цепи и режимов намагничивания УР с ВМП; 4) разработать обобщенные математическую модель, алгоритм и программную реализацию электромагнитных режимов работы УР с ПМП и ВМП и явлений, возникающих при намагничивании их магнитопрово-дов; 5) разработать конструкции совмещенных НР, УР и УРТ с ПМП и ВМП для различных областей их применения в электроэнергетике; 6) разработать методики проектирования совмещеных НР, УР и УРТ с ПМП и ВМП в целесообразных режимах намагничивания, а также алгоритмы и их программные реализации; 7) разработать на основе однокристальной микроЭВМ систему автоматического управления (САУ) УР.

Диссертационная работа выполнялась в соответствии: 1) с научным направлением "Электрофизические проблемы создания новых эффективных электротехнических и электроэнергетических устройств" Общеакадемической программы Фундаментальных исследований Российской АН "Физико-технические проблемы энергетики"; 2) с отраслевой научно-технической программой РАО "ЕЭС Россия" "Повышение эксплуатационной надежности, безопасности, экологичности электрических сетей; 3) с научно-технической программой Госкомвуза РФ "Повышение надежности, маневренности и экономичности Единой энергетической системы РФ".

Методы исследования: 1) расчетно-теоретические иссследования на основе решения методом конечных элементов (КЭ) нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных (ДУЧП), решения числен-

ными методами систем нелинейных обыкновенных дифференциальных уравнений (ОДУ) и др.; 2) графо-аналитические методы исследования индуктивных связей основной гармоники и высших гармоник насыщения магнитного поля с обмотками устройств; 3) экспериментальные исследования, выполненные при испытаниях совмещенных HP, УР, УРТ, а также микропроцессорной САУ током подмагничивания устройств; 4) графическая интерпретация и анализ результатов теоретических и экспериментальны/ исследований на основе программных сред Grapher и Surfer (Golden Software,Inc.), Г'рафор (ИПМ РАН) и AutoCAD (Autodesk, Inc.).

Автор защищает: 1) разработанную на основе аппаратов ДУЧП и ОДО обобщенную нелинейную теорию статических ферромагнитных устройств с регулируемой индуктивностью, реализованную как совокупность понятий, принципов, алгоритмов и, зарегистрированных в ОФАП НИИВО Госкомвуза РФ, программ численного расчета, анализа и оптимизации конструкций устройств и электромагнитных процессов, происходящих в них; 2) принципы построения (синтеза) совмещенных HP, УР и УРТ, как многофункциональных устройств автоматического управления режимами электроэнергетических систем, и разработанные на основе этих принципов защищенные авторскими свидетельствами конструкции устройств с ИМП и ВМП с улучшенными заданными технико-экономическими показателями; 3) результаты теоретических и экспериментальных исследований, разработок, внедрение в опытно-промышленную эксплуатацию совмещенных УР к УРТ и разработанный на основе однокристальной микроЭВМ программно-аппаратный комплекс автоматического поддержания на заданном уровне напряжения энергосистемы в месте установки управляемого реактора.

Научную новизну представляют: 1) основные принципы построения (синтеза) совмещенных HP, УР и УРТ с ПМП и ВМП с заданными улучшенными показателями; 2) режим симметричного намагничивания (СН) ферромагнитных устройств, способ его реализации в УР и УРТ с целью их оптимизации и результаты теоретического и экспериментального исследования пространственно-временного гармонического спектра ВМП реакторов электромашинного типа, обусловленного существенной нелинейностью среды, в которой оно локализуется; 3) графо-аналитическая методика анализа индуктивных связей основной гармоники и высших гармоник насыщения периодического временного спектра магнитного поля устройств трансформаторного типа с их обмотками; 4) обобщенные математическая модель, алгоритм и ее программная реализация, сформулированные в терминах- электромагнитного и электростатического полей, позволяющие исследовать качества нового класса статических ферромагнитных устройств с регулируемой индуктивностью и устанавливать неизвестные ранее взаимосвязи между конструктивными особенностями совме-

щенных устройств и их дифференциальными и интегральными характеристиками; 5) обобщенная математическая модель поперечной магнитной цепи и режимов намагничивания статических ферромагнитных устройств (СФУ) с ВМП, используемая для определения рациональных соотношений поперечных геометрических размеров магнитопровода, числа пар полюсов 3-фазной рабочей обмотки (РО) и исследования режимов намагничивания; 6) обобщенная математическая модель электромагнитных режимов работы СФУ с ПМП и ВМП, представленная в предложенной системе единиц физических величин и составленная на основе эквивалентирования устройств электрической и магнитной схемами замещения с нелинейными сосредоточенными параметрами, которая используется для анализа и оптимизации режимов; 7) метод и методика проектирования совмещенного УРТ с ПМП и методики проектирования УР с ВМП в режиме СН и в режиме свободного намагничивания по 2-й гармонике (СН2) магнитного поля, реализованные с использованием ПЭВМ; 8) защищенные авторскими свидетельствами конструкции совмещенных НР, УР и УРТ с ПМП и ВМП, с улучшенными технико-экономическими показателями, предназначенных для работы в дальних высоковольтных ЛЭП, в распределительных электросетях и в системах электроснабжения промышленных предприятий; совмещение в одном устройстве функций УР, трансформатора (автотрансформатора), автономного источника питания постоянного тока и БК продольного или поперечного включения; 9) зарегистрированные в отраслевом фонде алгоритмов и программ Госкомвуза РФ алгоритмы и программные реализации разработанных математических моделей и методик проектирования.

Практическая ценность: 1) разработаны принципы построения (синтеза) совмещенных НР, УР и УРТ, современные инженерные методики проектирования их, реализованные на ПЭВМ, и на этой основе создан новый класс совмещенных статических ферромагнитных устройств с регулируемой индуктивностью, которые обладают улучшенными технике--экономическими показателями и необходимы для управления режимами электроэнергетических систем с целью решения следующих, имеющих важное народнохозяйственное значение, задач: компенсация избыточной зарядной мощности ЛЭП и повышение их пропускной способности, ограничение коммутационных перенапряжений, ограничение токов короткого замыкания, уменьшение колебаний напряжения, рациональное распределение . напряжения и тока в ЛЭП и др. 2) разработана обобщенная нелинейная теория статических ферромагнитных устройств с регулируемой индуктивностью, реализованная как совокупность понятий, принципов, алгоритмов и программ численного расчета, анализа и оптимизации конструкций устройств и электромагнитных процессов, происходящих в них. Эти программы применимы для решения широкого класса инженерных задач.

Они могут быть непосредственно использованы (частично уже используются) в СКБ и лабораториях, занимающихся проектированием и исследованием ЭМ и трансформаторов с целью их оптимизации. Использование программных продуктов также позволяет снизить стоимость и сократить трудоемкость соответствующих НИР и ОКР за счет полной или частичной замены физического натурного моделирования математическим; 3) разработанный на основе однокристальной микроЭВМ программно-аппаратный комплекс автоматического поддержания на заданном уровне напряжения энергосистемы в месте установки управляемого реактора, при соответствующей коррекции, может быть использован для управления различными объектами электроэнергетики и электромеханики.

Реализация и внедрение результатов работы: 1) по плану НИР Кишиневского политехнического института (КПИ) разработаны, изготовлены и установлены на подстанциях 10/0,4 кВ два реакторио-конденсаторных устройства, предназначенных для регулирования реактивной мощности и выполнения функции силового трансформатора. Устройства состоят из совмещенного управляемого реактора-трансформатора (мощность 250 кВ-А) и батареи конденсаторов; 2) по плану НИР КПИ разработаны установка воздушной плазменной резки металлов и источник питания на базе реактора с вращающимся магнитным полем. Изготовлен 3-фазный УР с ВМП, работающий в режиме СН (мощность 250 кВ-Л). Реактор принят в эксплуатацию в качестве источника питания плазматрона' для воздушной плазменной резки металлов; 3) по плану НИР Ульяновского ГТУ и заказу ПО "Ульяновскэнерго" выполнена работа по теме "Экономия электроэнергии на ТЭЦ и повышение эффективности ее потребления в социальной сфере и народном хозяйстве", в рамках которой разработана и изготовлена САУ током подмагничивания совмещенных УР и УРТ, реализованная на основе микроЭВМ. В АО "Контактор" внедряется разработанная САУ; 4) по плану НИР УлГТУ и по заказу Ульяновского АО "Контактор" выполнены работы по темам "Разработка программы расчета двумерного магнитного поля в ферромагнитных устройствах" и "Разработка программы расчета электромагнитных режимов работы ферромагнитных устройств" , в рамках которых проведен расчет и анализ магнитного поля и электромагнитных режимов в трансформаторе специальной конструкции. Программы расчета магнитного поля методом КЭ и электромагнитных режимов составлены с учетом нелинейности среды и реальной геометрии устройств и используются в АО "Контактор"; 5) по заказам ряда предприятий и организаций выполнены расчеты магнитного поля в СФУ и ЭМ; 6) разработан компьютерный фильм "Геометрическая интерпретация результатов расчета магнитного поля в устройствах электромеханики", который зарегистрирован в фонде алгоритмов и программ НИИВО Госком-

вуза РФ [45] (сертификат No 3/93 от 10.09.93 г.) и передан для использования на кафедру Электромеханики МЭИ(ТУ), Томского ПУ, КПИ, кафедру Электротехники Уральского ГТУ; 7) вопросы, отраженные в диссертации, излагались в лекционных курсах "Электромагнитные расчеты в ЭМ (расчеты магнитных полей)", "Численные методы в электромеханике", "Микропроцессорные устройства для электромеханических систем", "Компьютерная графика в инженерных исследованиях", которые автор разработал и читал студентам специальности ЭМ в КПИ, а также в курсе "Информатика" студентам специальности ЭиАПУ в УлГТУ.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались:

1). на Международных и зарубежных конференциях, симпозиумах -9th International Power System Conference, St-Petersburg, STU, 1994; 1-я Международная конференция по электромеханике и электротехнологии, Суздаль, МЭИ, 1994; Ith International Conference on Distance Education in Russia, Moscow, Russian Academy of Sciences, 1994; Al Ill-lea Simpozion "Optimizarea dizvoltarii si exploatarii instala-tiilor energetice", Iasi, 1991;

2) на Всесоюзных и Республиканских научно-технических конференциях, семинарах и симпозиумах - 4, 5 и 6-я ВНТК по теории и методам расчета нелинейных электрических цепей и систем, Ташкент, 1971, 1975, 1982; 8-я ВНТК по вопросам автоматизации производства, Томск, 1973; ВНТС Методы расчета электромагнитных переходных процессов и электрических полей в сетях высокого напряжения, Каунас, 1985; PC Опыт создания и пути улучшения управляемых линий электропередачи, Кишинев, 1987; ВНТК Проблемы нелинейной электротехники, Киев, 1988; ВС Электроснабжение и электрооборудование электропечей, Тбилиси, 1988; ВС Оперативное планирование и управление электрическими режимами ОЭС и ЕЭС СССР, Кишинев, 1989; ВС Эффективность применения управляемых реакторов в энергосистемах, Ленинград, 1989; ВНТК Математическое моделирование в энергетике, Киев, 1990; ВНТК Научные основы создания энергосберегающей техники и технологии, Москва, 1990; ВНТК по теоретической электротехнике, Винница, 1991; ВНТК Проблемы энергосбережения, Киев, 1991; ВНТК Создание комплексов электротехнического оборудования высоковольтной, преобразовательной и полупроводниковой техники, Москва, 1994; НТК Современные проблемы энергетики, электротехники и электротехнологии, Екатеринбург, 1995.

Публикации. Основные научные результаты но теме диссертации опубликованы в двух монографиях, 16 статьях, 12 авторских свидетельствах, 28 тезисах докладов на научных конференциях. Семь пакетов программ зарегистрированы в ОФАП Н1ШВ0 Госкомвуза РФ. Два управляемых реактора экспонировались на ВДНХ СССР. Отдельные вопросы, отра-

женные в диссертации, изложены в 2 учебных и методическом пособиях.

Объем и структура работы. Объем диссертации 489 страниц. Она состоит из введения, 7 глав, заключения, списка литературы на 232 наименования и приложений, в которых приводятся результаты экспериментальных исследований опытно-промышленных и опытных образцов разработанных устройств, а также представлены документы, подтверждающие внедрение результатов, отзывы предприятий и организаций. Основной текст изложен на 267 стр., в работе имеется 117 рис. и 17 таблиц.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении приведена историческая справка по рассматриваемой проблеме, обоснована актуальность диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, выделены положения, имеющие научную новизну и практическую ценность, дано краткое содержание глав.

В первой главе выполнен аналитический обзор развития статических НР и УР с ШШ и ВМП, установлена обязательность их использования для решения следующих, имеющих важное народнохозяйственное значение задач: компенсация избыточной зарядной мощности ЛЭП и повышение их пропускной способности, ограничение коммутационных перенапряжений и токов короткого замыкания, уменьшение колебаний напряжения, рациональное распределение напряжения и тока в ЛЗП и др. Разработаны принципы построения (синтеза) эффективных совмещенных многофункциональных устройств с заданными улучшенными показателями, необходимых для управления режимами электроэнергетических систем.

Сформулированы основные определения, в т.ч., введенных автором работы понятий и терминов, которые обозначают выявленные и исследованные процессы и созданные устройства: "режим симметричного намагничивания", "совмещенный управляемый реактор", "совмещенный управляемый реактор-трансформатор (трансреактор)", "совмещенный управляемый реактор-конденсатор (реаконд)" и др. Дана классификация реакторов по различным признакам, в т.ч. и по режимам намагничивания, характеризующимся различным проявлением гармоник насыщения магнитного поля, которые обусловлены нелинейностью кривой намагничивания [режим вынужденного намагничивания (ВН); режим свободного намагничивания по высшим 1>-м гармоникам насыщения (СН2 при и - 2, СНЗ при V = = 3 и др.); режим самоподмагничивания по 2-й гармонике (СП2); режим симметричного намагничивания (СН)].

Сопоставлены типичные конструкции УР трансформаторного типа с пульсирующим магнитным полем (ПМП) и УР электромашинного типа с вращающимся полем (ВМП). Выделено общее и особенное, присущее этим устройствам. Установлено, что качественно электромагнитные процессы в реакторах электромашинного и трансформаторного типов протекают прак-

'ически одинаково, т.к." они подчиняются одним и тем же законам ¡лектротехники. Поэтому выводы о характере процессов, сделанные в диссертации на основе анализа реакторов с ВМП, справедливы для реак-'оров с ПМП и наоборот. Вместе с тем, выявлены количественные разли-гая, обусловленные конструктивными особенностями этих реакторов.

Проанализированы особенности генерации гармоник насыщения вре-генного спектра в устройствах трансформаторного типа при взаимном [аложении пульсирующего магнитного поля и постоянного поля

= (2к+1)о>1, (1)

и^ - 2ки (2).

I также пространственно-временного спектра в устройствах электрома-шнного типа с вращающимся полем и кольцевым подмагничиванием

со = (2к+1Ь , р = (2к+1)р , (3)

V I V Г1

ы' = 2ки , р' = 2кр , (4)

V 1 V 1

■де и , и р , р^ - угловые частоты и числа пар полюсов у-х гармо-1ик; и и р - соответствуют основной энергонесущей гармонике поля; : = 0, 1, 2____

Показано, что высшие гармоники насыщения в устройствах с ВМП стественно проявляются в индукции магнитного поля, а в напряжен-ости (т.е. и в регулируемом токе) эти гармоники практически отсутствуют. В устройствах же с ПМП они естественно проявляются в апряженности поля, поэтому необходимо принятие схемных и конструк-ивных решений с целью исключения гармоник насыщения начальной об-асти спектра (1 и 2) из регулируемого тока. Отсутствие гармоник пектра (3 и 4) в напряженности поля выгодно отличает устройства с ■МП от устройств с ПМП. Однако, ,в связи с расположением обмоток еакторов электромашинного типа в пазах, они могут быть выполнены не олее чем на "генераторное" напряжение, а в реакторах трансформатор-ого типа, обмотки могут быть выполнены также и на "трансформаторов" напряжение. Уже поэтому возможности применения устройств с ПМП ире и их целесообразнее использовать и в высоковольтных ЛЭП, а уст-ойства с ВМП предпочтительнее использовать в распределительных лектросетях и в системах электроснабжения промышленных предприятий.

Выполнен анализ особенностей применения НР и УР с ПМП и ВМП для правления режимами электроэнергетических систем: 1) воздушные ЛЭП ысокого напряжения традиционного конструктивного исполнения (ТКИ); ) воздушные ЛЭП высокого напряжения повышенной натуральной мощности ПНМ); 3) распределительные электросети 6...10 кВ и выше: 4) системы лектроснабжения промышленных предприятий. На рис.1 показано одно из спользований НР и УР - в качестве управляющего устройства стати-

ческого компенсатора реактивной мощности (СКРМ) - например, для применений 1), 3), 4). Самостоятельно НР и УР предназначены для использования в воздушных ЛЗП высокого напряжения ПНМ - применение 2).

Разработаны, сформулированы и обобщены следующие принципы построения (синтеза) эффективных совмещенных многофункциональных ферромагнитных силовых устройств с заданными улучшенными технико-экономическими показателями, необходимых для управления режимами электроэнергетических систем:

1) модульность конструкции для устройств трансформаторного типа. Данный принцип позволяет приблизить технологию изготовления устройств (их модулей) к технологии изготовления серийных силовых трансформаторов, а также существенно снизить (как правило на 2/3) мощность аварийного резерва. При средней мощности устройств возможно объединение магнитопроводов модулей в единый, т.е. реализация одномодульной конструкции;

2) для устройств электромашинного типа использование пластин статора серийных ЭМ переменного тока общепромышленного назначения. Как показано в главе 5 при 2-полюсной 3-фазной РО реактора оптимальным с точки зрения регулировочных свойств является использование пластин статора 4-полюсных асинхронных двигателей;

3) расщепление катушек фаз и стержней магнитопровода для устройств трансформаторного типа с целью улучшения формы кривой регулируемого тока и исключения индуктивных связей между гармониками временного спектра (1 и 2) магнитного поля и обмотками;

4) реализация режимов: симметричного намагничивания, предварительного подмагничивания, свободного намагничивания по некоторые гармоникам насыщения магнитного поля, самоподмагничивания по 2-'\ гармонике. Осуществление этих режимов обусловливает такие положительные качества устройств трансформаторного и электромашинногс типов, как увеличение диапазона регулирования реактивной мощности, усиление стабилизирующего эффекта по регулируемому току, сокращение длительности переходных процессов, уменьшение потерь в стали, дл>

устройств электромашшшого типа исключение "трясущих" вибраций маг-нитопровода при 2-полюсной РО и др. ;

5) объединение функций отдельных устройств в одном совмещенном устройстве и функций отдельных обмоток в одной совмещенной обмотке, а именно: УР и силовой трансформатор, обмотка переменного тока и БК, рабочая обмотка и обмотка управления, обмотка переменного тока и автономный источник постоянного тока (за счет включения тиристоров в обмотку) и др.;

6) фазы обмоток высокого напряжения реакторов целесообразно выполнять состоящими из одной катушки, как и в силовых серийных трансформаторах. Это позволяет изготавливать обмотки устройств на "трансформаторные" напряжения и подключать кх к ЛЗП без промежуточного трансформатора;

7) фазы обмоток низкого напряжения целесообразно совмещать с фазосдвигающими обмотками (ФО), с ОУ, с обмотками .короткозамкнутыми по некоторым высшим гармоникам магнитного поля (компенсационные ! обмотки - КО) и др. Это позволяет снизить материалоемкость устройств и улучшить форму кривой регулируемого рабочего тока;

8) 3-ю и 9-ю гармоники магнитного поля целесообразно локализовать в устройстве таким образом, чтобы было возможно заземлить нейтраль высоковольтной обмотки непосредственно подключаемой к ЛЗП;

9) исключение в обмотках короткозамкнутых контуров, которые имеют индуктивную связь с основными энергонесущими гармониками магнитного поля, что необходимо для повышения быстродействия устройств.

Во второй главе рассматриваются разработанные под руководством и при участии автора конструкции совмещенных НР, УР и УРТ с'ПМП и с ВМП и основы их теории. Эти устройства составляют новый класс статических ферромагнитных устройств с регулируемой индуктивностью, они обладают улучшенными заданными технико-экономическими показателями и необходимы для управления режимами электроэнергетических систем. Разработана графо-аналитическая методика анализа индуктивных свяаей основной гармоники и высших гармоник насыщения спектров (1 и 2) ПМП реакторов трансформаторного типа с обмотками устройств.

На рис.2,а-д показаны электромагнитные схемы модулей предложенных конструкций совмещенных НР, УР и УРТ с ПМП, их магнитопровод выполнен по типу трансформаторов, а магнитное поле изменяется по периодическому закону только во времени, т.е. является пульсирующим.

Так как активная часть каждого из устройств состоит из трех одинаковых модулей, то на рис.2 показаны схемы только одного модуля (модули соединены между собой гальванически - рис.2,а-г или имеют магнитное и гальваническое соединения - ркс.2,д).

На рис.2,а приведена электромагнитная схема одного модуля совмещенного НР, предназначенного для работы в схеме СКРМ (рис.1,в,г). СКРМ с НР является параметрическим компенсатором, т.к. потребляемая и генерируемая им реактивная мощность является функцией приложенного к СКРМ напряжения. Достоинство СКРМ с НР состоит в том, что в нем отсутствует какая-либо внешняя система управления. Активная часть НР содержит только одну СО с 5 последовательно соединенными катушками в каждой фазе. Соотношение чисел витков их составляет =

= 0,395:0,743:1:0,743:0,395. Катушки с числами витков Иб и Ис яв-

1яюгся основными, а катушки с числом витков W - фазосдвигающими. !>азосдвигающие катушки обеспечивают создание симметричной 3-фазно--расщепленной 9-лучевой звезды векторов результирующих м.д.с. стерж-гей магнитной системы. На основе разработанной методики установлено, ito принятые соотношения чисел витков катушек фаз, схемы соединения сатушек и расположения их на стержнях обеспечивают исключение из 'ока обмотки 3, 5, 7, 11, 13, 15 гармоник. Отсутствие параллельных ¡етвей в обмотке и параметрическое управление обусловливают повышен-гое быстродействие устройства, поэтому его целесообразно использо-;ать для ограничения колебаний напряжения и компенсации реактивной ющности. Разработаны схема СО, которая выполняет функцию обмотки HP одновременно выполняет функцию конденсатора Cs или частично -пункцию конденсаторной батареи Сщ СКРМ (рис.1,а,в), а также схема !0 с четырьмя (а не с пятью) катушками в каждой фазе.

На рис.2,б приведена электромагнитная схема одного модуля ©вмещенного реактора-автотрансформатора (PAT). Он необходим для ис-ользования в воздушных ЛЭП высокого напряжения ПНМ с целью комцен-ации избыточной зарядной мощности, рационального распределения апряжения и тока в линии, повышения пропускной способности ЛЭП по татической устойчивости, ограничения коммутационных перенапряжений, нижения потерь в линии. Кроме того, PAT предназначен для использо-ания в схеме СКРМ (рис.1) в воздушных ЛЭП высокого напряжения ТКИ. AT устанавливается на трансформаторной подстанции или непосредст-енно в ЛЭП. В 1-м случае устройство выполняет и функцию реактора и ункцию автотрансформатора, к вторичной (катушки У^ и W ; W : = 1:0,532) и третичной (катушки W ) обмоткам которого подключается агрузка. Эти обмотки выполняют также соответственно фазосдвигающую компенсационную функции. При установке же в ЛЭП устройство выпол-яет реакторную функцию, вторичная и третичная обмотки работают в ежиме х.х., но выполняют также как и в 1-м случае роль фазосдви-ающей и компенсационной обмоток. Р0 и Ф0 создают симметричную трех-азно-расщепленную 9-лучевую звезду векторов результирующих м.д.с. гержней магнитной системы. В соответствии со схемами соединения ка-/шек Р0, Ф0 и КО и расположения их на стержнях, PAT допускает ко.по-эедственное (без промежуточного трансформатора) подключение перечной Р0 (катушки W ) к высоковольтной линии и заземление ее нейг-1ли, причем ток Р0 практически синусоидален. С целью расширения джциональных возможностей PAT за счет внешнего регулирования (не фаметрического) потребляемой им реактивной мощности к каждой паре шимов А и Ая, В и С и С^ Р0 подключается дополнительный зтотрансформатор небольшой мощности, который совмещен с управляемым

реактором (ДАТУР). Регулирование осуществляется посредством изменения угла открытия тиристора те. При открытом тиристоре ДАТУР участвует в процессе передачи энергии. Мощность ДАТУР определяется необходимым диапазоном регулирования.

На рис.2,в приведена электромагнитная схема одного модуля совмещенного УР, необходимого для улучшения режимов работы распределительных электросетей 6...10 кВ и выше; он устанавливается в этих сетях параллельно с нерегулируемым источником реактивной мощности -БК. В совокупности УР и БК представляют собой СКРМ (рис.1,а), который, являясь статическим устройством, плавно регулирует реактивную мощность как по величине, так и по знаку (рис.1,6) , т.е. выполняет функцию синхронного компенсатора. СКРМ конкурирует с последним в экономическом отношении и превосходит его по таким показателям как быстродействие, надежность, перегрузочная способность, поведение в аварийных режимах и др. Активная часть УР содержит две СО: 3-фазная Р0, которая выполняет также функцию Ф0; 0У постоянного тока, которая совмещена с обмотками короткозамкнутыми по 2-й, 10-й и 4-й, 8-й гармоникам. УР работает в режиме свободного намагничивания по указанным гармоникам, что положительно влияет на диапазон регулирования реактивной мощности и на форму кривой тока РО, на способность ограничивать токи к.з. в месте установки и на снижение потерь в стали.

На рис.2,г приведена электромагнитная схема одного модуля совмещенного управляемого реактора-трансформатора. Он предназначен для использования на подстанциях распределительных сетей. Такое совмещенное устройство устанавливается вместо отдельного силового трансформатора и выполняет его функцию. Кроме того, устройство выполняет функцию регулирующего элемента СКРМ (рис.1,а). Модуль УРТ выполнен на базе двухстержневого планарного магнитопровода, каждый стержень подразделен на две продольные составляющие. На магнитопроводе расположены катушки двух обмоток: катушки 4 трехфазной обмотки, выполняющей функции первичной обмотки трансформатора и РО реактора; на полустержнях - катушки 6 и 7 второй обмотки, совмещающей функции ОУ, вторичной трехфазной обмотки трансформатора и ФО (роль последней выполняют катушки 6 с числом витков №м). Четные гармоники не индуктируют э.д.с. в катушках 4 первичной обмотки. В ее токе практически исключены 5 и 7 гармоники, а также гармоники, кратные трем.

На рис.2,д приведена электромагнитная схема одного модуля совмещенного УР. Реактор необходим для улучшения режимов работы распределительных электросетей 6...10 кВ и выше и устанавливается в схеме СКРМ (рис.1,а). Активная часть УР содержит единый трехстержневой пространственный симметричный магнитопровод, состоящий из грех

О-образных сердечников, и одну СО. Каждый стержень имеет две продольные составляющие 2, соединенные между собой ферромагнитной перемычкой 6, по которой проходит постоянный магнитный ноток. Катушки 3 СО соединены в звезду и выполняют функцию основной РО, а катушки 4 и 5 соединены в треугольник, каждая фаза которого состоит из двух параллельных ветвей. Катушки 4 и 5 выполняют функцию дополнительной РО и функцию ОУ реактора. Объединение в СО схем звезда и треугольник благоприятно сказывается на форме кривой линейного тока. Если реактор подмагничивается от автономного источника питания постоянного тока, то для его подключения используются пары зажимов 0, и (в этом случае тиристоры 7.и 8 в схему не включаются). Для совмещения с реактором функций этого источника питания к отводам от катушек 4 и 5 включаются тиристоры 7 и 8. Ток подмагничивания реактора регулируется за счет изменения угла открытия тиристоров. Для того, чтобы рассматриваемый УР выполнял не только функцию реактора, но и функцию силового трансформатора, достаточно на стержнях магнитопровода поместить отдельную обмотку, содержащую по одной катушке в каждой фазе, которые соединяются в звезду (на рис.2,д эта обмотка не показана). Нулевая точка ее может быть заземлена, т.к. гармоники тока, кратные трем, замыкаются в контуре треугольника СО. Отдельная обмотка выполняет функцию первичной трансформаторной обмотки и функцию РО реактора, а СО выполняет функцию вторичной обмотки трансформатора и функцию ОУ, а при включении тиристоров совмещенный управляемый реактор-трансформатор будет объединен и с источником питания постоянного тока. В устройстве, представленном на рис.2,д, реализован режим СН, т.е. при подмагничивании магнитопровода четные гармоники отсутствуют в напряженности и в индукции магнитного поля, что обусловливает увеличение диапазона регулирования тока примерно на 20...30 %, снижение потерь в стали и усиление стабилизирующего эффекта по регулируемому току.

Два совмещенных УРТ (рис.2,д) разработаны и изготовлены на мощность 250 кВ'Л, напряжение 10/0,4 кВ и установлены на нодстанциях в распределительных электросетях. На стороне высокого напряжения установлена (по схеме рис.1,а) батарея конденсаторов 3x100 квар, напряжение 6,3 кВ. Результаты испытаний и опытной эксплуатации свидетельствуют о выполнении заданных функций: трансформация напряжения, компенсация реактивной мощности и улучшение качества электроэнергии.

На рис.3,а-г приведены принципиальные электрические схемы разработанных совмещенных УР с магнитопроводом, выполненным по типу ЭМ. В магнитопроводе устройств ВМП изменяетя по периодическому закону не только яо времени, но и в пространстве.

Рис. 3

УР с ВМП (УРВ) отличают такие положительные качества как компактность и простота конструкции при многофазном исполнении, отсутствие взаимоиндуктивных связей между разнополюсными обмотками с четным соотношением чисел пар полюсов, и, следовательно, повышенное быстродействие, а также симметричность и синусоидальность рабочего тока. Все эти достоинства достигаются мерами, общепринятыми в электромашиностроении, т.е. не требуется усложнения конструкции. Кроме того, в УРВ органично реализуются режимы намагничивания: СН, ВН. СН2, СП2 и др. Они отличаются различными проявлениями гармоник насыщения (3 и 4) ВМП, от которых зависят технико-экономические показатели УРВ. В известном режиме ВН гармоники насыщения, проявляющиеся в индукции, являются причиной (и прежде всего 2-я гармоника) некоторых недостатков УР с ВМП, а именно: наличие "трясущих" вибраций магнито-провода, имеющих место при числе пар полюсов РО р = 1 (вместе с тем, значение р = 1 является наилучшим с точки зрения максимума диапазона регулирования реактивной мощности - глава 5); ограниченный на 10...20 % диапазон регулирования тока из-за своеобразного размагничивающего фактора, обусловленного "магнитным выпрямлением"; увеличенное значения переменной э.д.с., индуктируемой в витках 0У, расположенных вдоль полюсного деления РО; повышенные длительность переходных процессов и потери в стали. Теоретическое исследование режимов намагничивания выполнено в главах 5 и 6, а результаты их экспериментального исследования приведены в главе 2 и приложении. Разработанные совмещенные УР с ВМП реализуют наилучшие режимы СН, СН2 и СП2, полностью или частично свободные от перечисленных недостатков.

На рис.3,а приведена электрическая принципиальная схема УРВ в режиме СН, в котором устранены недостатки режима ВН, причем переход от режима ВН к режиму СН совершенно не усложняет эту схему. Необходимым условием реализации режима СН является встречное относительно контуров ВМП действие, равных м.д.с. 0У. Достаточным условием яв"-ляется равенство радиального и осевого размеров ярма статора соответствующим размерам ярма ротора. Для практической реализации режи-

яа СН целесообразно, чтобы числа витков 0У1 и 0У2 были равны. Теоретические и экспериментальные исследования свидетельствуют, что в режиме СН по сравнению с режимом ВН отсутствуют четные гармоники (4) магнитного поля и исключен эффект "магнитного выпрямления"; устранены "трясущие" вибрации магнитопровода; увеличен диапазон регулирования тока в РО; повышено быстродействие; снижены потери в стали и др.

Режим СН2 по присущим в нем УРВ положительным свойствам близок к режиму СН. На рис.3,6,в приведены электрические схемы УРВ к режиме СН2. Согласно схемы рис.3,6 режим СН2 обеспечивается КО, выполненной, на число пар полюсов рз = 2р , ее наличие переводит 2-ю гармонику насыщения магнитного поля из индукции в напряженность. Согласно схемы рис.3,в режим СН2 обеспечивается тем, что функции РО и КО выполняет одна СО, в параллельных ветвях которой 2-я гармоника тока находится в режиме к.з. и соответственно отсутствует в линейном токе.

На рис.3,г приведена электрическая схема УРВ в режиме СП2,. Для реализации режима СП2 КО включается через выпрямитель на зажимы одной из ОУ, т.е. мощность 2-й гармоники насыщения магнитного поля преобразуется посредством выпрямителя в мощность, используемую для питания одной из ОУ УРВ. Другая ОУ подключена к внешнему источнику постоянного тока. Использование мощности 2-й гармоники позволяет в несколько раз снизить мощность источника питания постоянного тока при неизменном диапазоне регулирования реактивной мощности реактора. Кроме того, включение обмоток управления в режиме СП2 эквивалентно их параллельному соединению, что приводит к снижению индуктивности реактора и, следовательно, к повышению быстродействия.

В соответствии со схемой рис.3,а изготовлен УРВ с 2-полюсной РО на базе пластин статора асинхронного 4-полюсного двигателя ВЛ014-4, в нем реализован режим СН. Мощность реактора составляет 250 кВ-А, он предназначен для использования в схеме источника питания плазматрона для воздушной плазменной резки металлов. Как установлено по данным испытаний качественные показатели разработанного УРВ, используемого в схеме источника питания, в первую очередь, в диапазоне средних по величине рабочих токов, являются хорошими.

Экспериментальные и теоретические исследования разработанных совмещенных НР, УР и УРТ с ПМП и ВМП, а также результаты проектных расчетов подтверждают необходимость соблюдения сформулированных и обобщенных принципов построения (синтеза) их для получения устройств с заданными улучшенными технико-экономическими показателями.

В третьей главе рассматривается разработанная под руководством и при участии автора микропроцессорная система автоматического управления (САУ), одним из назначений которой является работа в схеме

СКРМ (рис.1,а). Так как при компенсации реактивной мощности потери напряжения в сети уменьшаются, то СКРМ используется не только для обеспечения баланса этой мощности, но и в качестве средства регулирования (стабилизации) напряжения в сети в месте его установки. Это достигается регулированием потребления и выдачи реактивной мощности СКРМ посредством выработки в соответствии с измеренной переменной системы управляющего воздействия, подаваемого на тиристоры, включенные в управляемый выпрямитель. Одновременно со стабилизацией напряжения снижаются потери мощности в электроэнергетической системе и улучшается режим работы электропотребителей.

Разработанная САУ совместно с управляемым реактором образует замкнутую систему автоматического поддержания заданного напряжения распределительной электросети в месте установки УР.

САУ состоит из блока управления, силового блока и источника постоянного стабилизированного напряжения. На рис.4 приведена функциональная схема СЛУ. Основными элементами САУ являются микроЭВМ КР1816ВЕ51 (D1), аналого-цифровой преобразователь Ф7077М/2 (А1), аналоговый компаратор 554САЗ (DA1) и перепрограммируемое ПЗУ 573РФ2 (D3). Управляемый выпрямитель собран по мостовой схеме на диодах и оптотиристорах. Посредством последних осуществляется воздействие блока управления на силовой блок, а также гальваническая развязка слаботочной и сильноточной цепей.

Принцип действия САУ заключается в следующем (рис.4). Стабилизируемое напряжение распределительной электросети через измерительный трансформатор Т поступает на АЦП А1, где преобразуется в

цифровой 8-разрядный двоичный код, который сравнивается микроЭВМ D1 с цифровым двоичным кодом напряжения, задающимся с помощью переключателей SI, S2,...,S8, расположенных на лицевой панели блока управления. При неравенстве этих кодов определяется знак рассогласования и программно вырабатывается воздействие процессора на силовой блок. Оно сводится к выдаче импульса запуска оптотиристоров в момент времени, определяемый величиной двоичного кода задержки их включения. Если двоичный код измеренного напряжения, например, меньше двоичного кода уставки (рис.4), то для восстановления равенства между ними необходимо уменьшить ток подмагничивания. С этой целью угол открытия оптотиристоров программно увеличивается за счет того, что импульс подается позже, т.е. ближе к концу полупериода. Импульс усиливается по току к поступает на управляющие светодиоды оптотиристоров. Таким образом, каждый из оптотиристоров включается в своем полупериоде в определяемый программно момент времени, что приводит к изменению постоянной составляющей тока, протекающего в 07 реактора и, в свою очередь, к изменению напряжения стабилизируемой электросети в соответствии с вольт-амперными характеристиками реактора.

Разработаны алгоритм, блок-схема и составлена в мнемокодах ассемблера микроЭВМ управляющая программа, состоящая из основной программы, подпрограммы обработки прерываний от таймера и др.

Разработанный программно-аппаратный комплекс испытан совместно с совмещенным управляемым реактором (рис.2,в). Результаты испытаний показали устойчивость стабилизации напряжения.

В четвертой главе впервые разработаны на основе максвелловской теории поля и метода конечных элементов (МКЭ) обобщенные математическая модель, алгоритм и ее программная реализация, позволяющие исследовать качества нового класса статических ферромагнитных устройств с регулируемой индуктивностью и устанавливать неизвестные ранее взаимосвязи между конструктивными особенностями совмещенных устройств и их дифференциальными и интегральными характеристиками. Модель учитывает нелинейность среды и реальную продольную геометрию устройств с ПМП и поперечную геометрию устройств с ВМП.

Для разработки математической модели в общую систему уравнений Максвелла вводится векторный магнитный потенциал (МП) А, на который наложено калибровочное условие Кулона. В результате система уравнений Максвелла аналитически преобразуется к одному уравнению (нелинейный аналог уравнения Пуассона) вида

rot(MÎB)rot = J(x,y,z,t) - fff| • (5)

где o-aJ/at - плотность вихревого тока, замыкающегося в среде с

удельной электрической проводимостью a; J(x,y,z,t) - вектор плотности тока проводимости, распределенной в пространстве (координаты x,y,z) и изменяющейся во времени t; д(В) - зависимость магнитной проницаемости среды от значения магнитной индукции В в ней.

Аппроксимация зависимости ц(В) выполнена на основе аппарата кубических сплайнов, что обеспечивает достаточную точность и существование дифференциальной кривой намагничивания (КН) во всем диапазоне изменения магнитной индукции.

В декартовой двумерной системе координат (5) представляется в

виде

Поле, рассматриваемое в диапазоне изменения времени t, является квазистационарным, а если t = const - стационарным.

Согласно МКЭ (6) непосредственно не решается, но отыскивается такое распределение векторного МП в области расчета, которое минимизирует при заданных граничных и начальных условиях (г.у.) нелинейный энергетический функционал вида

F[A(x,y,t)]^ Ш)[ЩУ 2 ЛМ - AJ(x,y,t)}dxdy. (7)

х У

Полученное распределение векторного МП удовлетворяет (6), т.е. является его искомым решением.

Для определения распределения векторного МП пространственная область расчета аппроксимируется ансамблем двумерных симплекс-элементов (конечные элементы - КЗ), а временная производная aA/at аппроксимируется конечной разностью и из условия минимизации (7) составляется система нелинейных алгебраических уравнений (НАУ), которая в общем виде записывается следующим образом

С г

з p[A(x,y,t)]

-- = 0, (8)

где г - число конечных элементов в ансамбле; р = 1, 2, 3,..., п; Аг, А , Аз,..., А - искомые значения МП в п узлах области расчета.

На основе вычислительного эксперимента установлено, что решение (8) методом Ньютона обеспечивает сходимость практически для любых реальных областей расчета реакторов и их исходных данных.

Разработанный алгоритм позволяет программно формировать систему линейных алгебраических уравнений (ЛАУ) на каждой итерации решения системы (8), которая описывает распределение векторного МП в прост-

<е>

ранственной области расчета поля на каждом временном слое. Программное формирование системы ЛЛУ позволило снять ограничения на максимальное количество уравнений системы (8). Алгоритм учитывает ленточную структуру матрицы коэффициентов системы ЛАУ (якобиана), а также переменную ширину ленты, что значительно сокращает затраты машинного времени. С целью ускорения сходимости решения задачи квазистационарного магнитного поля для расчета значений векторного МП па последующем временном слое (поле рассчитывалось в диапазоне времени 0...0,03 с на 180 слоях) в качестве их начальных приближений принимались результаты решения, полученные на предыдущем слое. Это позволило решить задачу расчета поля на большинстве временных слоев за 2, 3 итерации решения системы (8).

Для реакторов трансформаторного типа с ПМП реализована возможность дискретизации области расчета двумерными симплекс-элементами посредством задания координат только тех узлов ансамбля КЭ, которые находятся на осях координат, что существенно упрощает подготовку файла с исходными данными, т.к. координаты всех других узлов вычисляются программно. Для реакторов электромашинного типа, в соответствии с периодичностью структуры зубцово-пазового слоя, реализованы возможности формирования массивов признаков среды в КЭ и вычисления координат большинства узлов ансамбля КЭ по вспомогательной программе, что также существенно упрощает подготовку файла с исходными данными. С целью контроля правильности создания ансамбля КЭ, удобства анализа результатов расчета и освобождения от рутинного труда реализована возможность автоматического отображения ансамбля КЭ на экране дисплея ПЭВМ средствами графической среды AutoCAD для чего разработана соответствующая компьютерная программа.

На основе программной реализации математической модели выполнены расчеты и определены пространственно-временное распределение магнитного поля в типичных конструкциях, разработанных совмещенных реакторов трансформаторного типа с ПМП (рис.2,а - HP и рис.2,в - УР) и электромашинного типа с ВМП (рис.3,а - УР), а также их дифференциальные характеристики и приняты проектные решения с целью оптимизации устройств.

Двумерная область расчета (1/2 одного модуля HP - рис.2,а, 0,5x0,97 м) аппроксимирована ансамблем, состоящим из 8120 КЭ и включающим 4212 узлов, ширина полосы якобиана - 38. Рассчитаны стационарное и квазистационарное поля. Получены следующие основные результаты: 1) установлено рациональное соотношение сечений ярма и стержня. При примерном равенстве амплитуд 1-х гармоник магнитной индукции в них сечение ярма составляет 0,52...0,55 от сечения стержня.

Это определяет снижение материалоемкости устройства; 2) предложено и исследовано заполнение углов окон магнитопровода магнитным материалом (полоски из отходов электротехнической стали или магнитная замазка) с целью снятия магнитных перегрузок с соответствующих участков магнитопровода и уменьшения потоков рассеяния в зонах окон, примыкающих к торцевым ярмам. В результате снижаются потери мощности в стали магнитопровода и в элементах конструкции; 3) определены амплитуды гармоник нечетного спектра (1) магнитной индукции в магнитопро-воде; 4) определено распределение индукции в КЗ ансамбля, аппроксимирующего область расчета, т.е. найдены значения индукции как в зоне рассеяния и вытеснения магнитного потока, так и в пределах магнитопровода, которые используются (также как и найденные значения амплитуд гармоник индукции) при проектировании устройства.

Для иллюстрации среза пиковых значений индукции и напряженности (п.2) на рис.5 показано (взгляд со стороны торцевого ярма) пространственное распределение индукции (а, в) и напряженности (б, г) в части области расчета при заполнении КЭ, расположенных в углах окон магнитопровода воздухом (а, б) и электротехнической сталью (в, г).

Щ 6203 5713 4313 3823 2423 1933

КЭ| Ш 5713 4313 3323 »123 1933

<3 см 3

Й I

^ а

х с

е

\ 1 и

/

7183

! & ¿1

?

/

//

5} Н = Дх,у)

^ 3 5713

Рис. 5

г) Н = 1х,,

Вывод о целесообразности заполнения углов окон магнитопровода магнитным материалом является общим, он справедлив не только для рассмотренного НР, но и для других конструкций НР и УР трансформаторного типа с ПМП. Разработан компьютерный фильм, в котором геометрически интерпретированы результаты расчета поля в НР.

Двумерная область расчета (1/2 одного модуля УР с ПМП -рис.2,в, 0,38x0,8974 м) аппроксимирована ансамблем, состоящим из 5336 КЗ и включающим 2808 узлов, ширина полосы якобиана - 26. Как и для НР, рассчитаны стационарное и квазистационарное поля. Получены следующие основные результаты: 1) установлено, что поперечные сечения стержней и ярм могут быть равны между собой, при этом магнитная индукция в участках ярм, соответствующих левому и правому окнам (рис.2,в) примерно на 5...10 % меньше, а в участке ярма, соответствующем среднему окну, примерно в 5...6 раз меньше индукции з стержне. Это обусловливает снижение магнитных потерь и возможность выполнить в среднем участке ярм по их длине отверстия для шпилек, стягивающих ярмовые балки, что упрощает систему креплений; 2) исследовано влияние магнитного экрана на значения индукции в стенке бака при подмагничивании магнитопровода, установлены целесообразные размеры полосок электротехнической стали (изготавливаются из отходов) для экрана; 3) как и для НР (рис.2,а и рис.5), снятие пиковых значений индукции и напряженности в соответствующих участках магнитопровода УР достигается заполнением углов окон магнитным материалом; 4) определено распределение магнитной индукции в КЭ ансамбля, аппроксимирующего область расчета, т.е. найдены значения индукции как з зоне рассеяния и вытеснения магнитного потока, так и в пределах магнитопровода, стенки бака и экрана; 5) определены амплитуды гармоник насыщения индукции спектров (1) и (2) в стальных участках области расчета. На рис.6 показано при подмагниченном УР распределе-

Рис. 6,

ние магнитного поля в сечениях стенки бака и экрана, которые расположены слева (а) и справа (в) от вертикальной геометрической оси симметрии, а также во всей области расчета (б).

Особенность УР с BMII (рис.3,а) состоит в том, что поле создается совместным действием м.д.с. трех обмоток: две кольцевые ОУ и одна 3-фазная РО. Причем, каждый контур ВМП замыкается по всем участкам поперечной области расчета (оба ярма, зубцы статора и ротора и технологический зазор), а силовые линии полей подмагничивания замыкаются только вдоль ярм. Это усложняет реализацию г.у. на внешней границе области и, как следствие, расчет поля подмагниченного УР, поэтому он выполнен при отсутствии подмагничивания. Специфика существования ВМП в УР обусловлена и тем, что УР с оптимизированной активной частью содержит 2-полюсную РО и магнитопровод, выполненный на базе пластин статора 4-полюсной (а не 2-полюсной) серийной ЭМ переменного тока. При этом более насыщенными оказываются ярма, а не зубцы.

Целью расчета является исследование распределения стационарного поля в пространстве области расчета и определение на этой основе дифференциальных характеристик (оптимизация конструкции поперечной магнитной цепи УР с ВМП выполнена на основе теории нелинейных цепей в главе 5). Двумерная область расчета (1/2 полюсного деления РО, радиус внешней границы 0,505 м) аппроксимирована ансамблем из 5554 КЭ и включает 2857 узлов, ширина полосы якобиана - 94. Стационарное магнитное поле рассчитано для двух фиксированных моментов времени. По данным расчета установлено: 1) пространственное распределение индукции магнитного поля в области расчета (рис.7,а); 2) изменение

я» -Y- Рис 7 ..

тангенциальной и радиальной составляющих индукции поля в двух сечениях ярма статора, смещенных пространственно на 90°; 3) изменение этих составляющих индукции вдоль 1/2 полюсного деления, соответствующего полосе КЗ, расположенных на 1/4 кольца в пределах ярма е,та-тора; 4),изменение радиальной составляющей индукции на протяжении 1/2 полюсного деления г, соответствующего полосе КЗ, расположенных на 1/4 кольца в пределах зубцово-пазового слоя (рис.7,б); 5) картины распределения силовых линий поля во всей области расчета, в пазах и др. Полученные данные используются при проектировании УР с ВМП.

По результатам расчета магнитного поля в реакторах определяется пространственное распределение индукции (реально неравномерное) в магнитопроводе, баке и элементах конструкции. Тем самым но существу определено пространственно неравномерное распределение магнитных потерь, которые наряду с электрическими потерями являются источниками тепла, т.е. температурного поля в реакторах. Поэтому результаты расчета магнитного поля являются исходными для.расчета температурного поля. Аналогия уравнений математической физики, описывающих эти поля, позволяет использовать разработанные программы расчета магнитных полей в качестве основы и для расчета температурных полей.

Разработаны алгоритм и его программная реализация для расчета методом конечных элементов двумерного электростатического поля [38, 41] высоковольтных насыщающихся и управляемых реакторов и реакторов-трансформаторов с ПМП. По результатам расчета определяются значения напряженности электростатического поля у поверхностей электродов (это участки наибольшей интенсивности поля); строятся картины распределения силовых линий и эквипотенциален электростатического поля в изоляционных промежутках и слоях, устанавливаются их рациональные размеры и геометрия.

В пятой главе впервые разработана математическая модель поперечной нелинейной магнитной цепи и режимов намагничивания совмещенных УР с ВМП (рис.8), которая учитывает дискретную структуру зубцово-пазового слоя, немагнитный зазор между статором и ротором, пространственно-временной спектр гармоник насыщения (3 и 4) индукции магнитного поля, значения м.д.с. 3-фазных пространственно-распределенных обмоток и тороидальных 0У. Разработаны алгоритм и программная реализация этой модели, на основе которых установлены значения рациональных соотношений размеров, характеризующих поперечную геометрию УР с ВМП, целесообразное число пар полюсов 3-фазной Р0 и ряд других зависимостей, необходимых для проектирования и исследования устройств. Установлено влияние на амплитуды спектра гармоник насыщения поля: структуры зубцово-пазового слоя, степени насыщения, вели-

-О

>Кя ^ Рис. 8

чины и направления м.д.с. 0У1 и 0У2, зазора и др. факторов. Проанализированы режимы намагничивания УР с ВМП - ВН, СН2, СН и установлены лучшие из них. Дано объяснение эффекту "магнитного выпрямления" , проявляющемуся в режиме ВН и отрицательно влияющему на свойства УР.

Математическая модель разработана на основе закона полного тока и представляет собой нелинейное трансцендентное уравнение (НТУ) вида

г у

БЫс

СИ

эБ„

—ч охтЫ и ! т ,,

ц А и 'д м ¿п

(^а-а?)

Ь •

а г

эЬ,

эгБ„

(9)

31'

где - амплитуда м.д.с. ц-ой пространственно-распределенной обмотки на одну пару полюсов; У

0У1 и 0У2; Ь„ и Ь-

а. 1

оа'

- значения

м.д.с. соответственно

значения тангенциальных составляющих магнитном индукции вдоль средней линии окружности ярма соответственно статора

Воа+Ч

Ь1 =±£

■оГК

разме-

и ротора, причем ьа=Воа+£ В1;Б1п(о1;1-р^г+|/'1/) =

_ V

В - амплитуда у-ой гармоники индукции спектро При заданных значениях соотношений к,, I ров магнитной цепи, амплитуде В^сновной гармоники магнитной индукции и м.д.с. ?оа и (9) решается относительно амплитуд м.д.с. пространственно-распределенных обмоток, амплитуд учитываемых высших гармоник насыщения индукции (3 и 4) и значений индукций §оа и В В (9) величины м.д.с. обмоток, магнитных индукций и геометрических

размеров являются безразмерными, что позволяет использовать результаты анализа, выполняемого с применением ПЭВМ, для проектирования совмещенных УР с ВМП с различными номинальными данными.

Система НТУ с п неизвестными составляется гю способу Б.Галерки-на, согласно которому записывается условие ортогональности (9) (п - 1)-ой базисным функциям тригонометрической системы 1, Б1пг, .Соз2у, 31п3у,... на интервале 2 ~ у ~ 'т' ('Рис-8)- Для решения системы НТУ принят безытерационный метод, предложенный К.Ф.Давиденко, в соответствии с которым она преобразуется в систему ЛАУ. Неизвестными в последней являются производные от искомых величин (9) по вводимому параметру. Совокупность использованных способов для решения (9) практически снимает проблему входимости решения и позволяет задать любые начальные значения искомых, в т.ч. и нулевые.

При анализе (9) на ПЭВМ учитывались гармоники насыщения индукции нечетного (3) и четного (4) спектров до седьмой включительно, причем алгоритм составлен так, что при увеличении числа учитываемых гармоник его программная реализация не изменяется. Значения коэффициентов Ь2а и 5 , характеризующих структуру зубцово-пазового слоя, варьировались в пределах 0 < Е„„ 0,44 и 0 а 3, з 1,2. Выбог» этих

¿а а. *

диапазонов обусловлен тем, что в них входят значения коэффициентов, соответствующие пластинам статора серийных ЭМ переменного тока общепромышленного назначения. В частности, для 2-полюсных ЭМ П » 0,22 ~ _ _ 2 а

и <1 « 1,1, а для 4-полюскых - Ь » 0,22 и ~ 0,6, Число пар

а ¿а а

полюсов р Р0 принималось равным 1 и 2.

На основании анализа (9), выполненного на ПЭВМ, установлено, что оптимальным с точки зрения максимума коэффициента регулирования реактивной мощности, является УРВ, имеющий 2-полюсную 3-фазную Р0 и магнитопровод, выполненный на основе пластин статора серийных 4-по-люсных ЭМ переменного тока общепромышленного назначения. Этот вывод справедлив для всех УРВ, электрические схемы которых приведены на рис.3. Физическая сущность и необходимость использования 2-полюсной Р0 и 4-полюсного магнитопровода заключаются в том, что при этом активной зоной оказываются ярма (а не зубцово-пазоный слой), посредством изменения насыщения которых осуществляется регулирование потребляемой реактивной мощности. Изготовление УРВ с оптимизированной активной частью целесообразно на электромашиностроительных заводах.

На основе математической модели (9) и ее программной реализации показано, что наилучшим из рассмотренных режимов намагничивания УР с ВМП является режим СН, характеризующийся при подмагничивании ярм магнитопровода отсутствием четных гармоник спектра (4) и в индукции, и в напряженности магнитного ноля. Установлено, что в режиме СН УРВ

с оптимизированной активной частью выгодно отличается от реактора в режиме ВН следующими качествами: полным отсутствием "трясущих" вибраций магнитопровода; увеличенным примерно на 10...20 % диапазоном регулирования тока и повышенным быстродействием электромагнитных переходных процессов (глава 6), что объясняется исключением влияния "магнитного выпрямления", проявляющегося в режиме ВН и сопровождающегося появлением в ярмах дополнительных составляющих индукции постоянного магнитного поля; улучшенным стабилизирующим эффектом по регулируемому току, который используется для ограничения токов к.з. в электроэнергетической системе; пониженными потерями в стали. Близким по своим положительным свойствам к режиму СН является режим СН2. Разработанные варианты схемной реализации режима СН2 представлены на рис.3,6,в. Выводы положительных свойствах УР с ВМП в режимах СН и СН2, сделанные на основе анализа математической модели, полностью согласуются с экспериментальными данными, приведенными в приложении к реферируемой работе, а также в [53].

С учетом дискретности активного слоя, зазора и семи гармоник индукции пространственно-временного спектра (3 и 4) поля рассчитан ряд зависимостей, а именно: В = £(Р ,Г„), В = £(Г„,В ), В ,В =

__ 1 10 0 0123

= £(В и др., которые соответствуют режимам СН, СН2 и ВН и ис-

пользуются при проектировании УРВ в режимах СН и СН2 (глава 7).

Разработанная математическая модель поперечной магнитной цепи и режимов намагничивания пригодна не только для оптимизации УР с ВМП, но и для соответствующих расчетов СФУ с ВМП другого функционального назначения, а также для расчета магнитной цепи, например, асинхронных ЭМ с учетом гармоник насыщения.

В шестой главе на основе теории нелинейных электрических и магнитных цепей разработана обобщенная математическая модель электромагнитных режимов работы и явлений, возникающих при намагничивании магнитопроводов совмещенных НР, УР и УРТ с пульсирующим (трансформаторный тип устройств) и вращающимся (электромашинный тип) магнитным полем. Разработаны алгоритм и программная реализация математической модели. Б ее основе лежит эквивалентирование устройств электрической и магнитной схемами замещения с нелинейными сосредоточенными параметрами. Электрическая схема замещения эквивалентна реальным схемам СО устройств и учитывает магнитные потери в стали (за счет введения в схему замещения нелинейных сопротивлений зависящих от зна-

чений магнитной индукции В^ в участках магнитной цепи). Магнитная схема замещения адекватно учитывает конфигурацию магнитной цепи устройств как с ПМП, так и с ВМП, нелинейность материала которой отражается включением в схему замещения нелинейных дифференциальных маг-

нитных сопротивлений (ДМС) „(В.) участков этой цепи. Реальная

д. м 1

связь между совмещенными обмотками, осуществляемая посредством изменения магнитного состояния магнитопровода, отражена зависимостью ДМС от м.д.с. ОУ и насыщения магнитной цепи переменным нолем.

Обобщенная математическая модель в структурированной (блочной) матричной форме представляется следующим образом

(10.1)

(10.2)

Кд.Л^ I м рф 0 (10

*э Ь Р1 и 4 1(Ка+ГУВ1»

0 1 „ 0

где (10.1) это нелинейные ОДУ магнитного состояния, полученные в результате дифференцирования по времени группы НАУ, составленных на основе магнитной схемы, а (10.2) - нелинейные ОДУ электрического равновесия, которые составлены на основе электрической схемы.

Система нелинейных ОДУ (10) - это математическая модель электромагнитных режимов и явлений, возникающих при намагничивании магнитопровода совмещенных реакторов с ПМП и с ВМП. Для различных устройств система (10) структурно будет практически неизменной, но число уравнений и порядок заполнения выделенных пунктирными линиями блоков определяются конструктивными и схемными особенностями устройств. Поэтому программная реализация модели для различных устройств не претерпевает принципиальных изменений.

С целью повышения устойчивости решения (3 0) относительно производных рФ и р1 (символ Ф соответствует магнитным потокам в контурах магнитной цепи, а символ 1 - токам в обмотках) и экономии машинного времени, расходуемого на их интегрирование, модель и ее программная реализация представлены в специальной системе единиц, отличающейся от тем, что единица длины в ней принята в 100 раз большей единицы длины в Положительный результат достигнут за счет сближения порядков величин, входящих в соответствующие блоки матрицы коэффициентов , а также в вектор-столбец искомых величии.

Для вычисления значений ДМС записано выражение для дифференциальной КН Н'(В), полученное как первая производная от кубического :плайна, аппроксимирующего предварительно сглаженную экспериментальную КН Н(В) электротехнической стали. Сглаживание ее выполнено методом наименьших квадратов с целью достижения монотонности зависимости значений ДМС от индукции, что имеет место в реальности. Для поиска штервалов на дифференциальной КН, соответствующих текущим значениям

индукций, программно реализован метод дихотомического деления, что уменьшило время решения системы (10) на ПЭВМ.

Математическая модель (10) позволяет анализировать различные электромагнитные режимы реакторов, в том числе нормальные рабочие режимы, влияние несимметрии обмоток и магнитопровода устройств, несимметрии 3-фазной системы питающего напряжения и др. На основе программной реализации модели рассчитаны и исследованы наиболее важные для практики электромагнитные переходные процессы в типичных конструкциях, разработанных совмещенных реакторов трансформаторного типа с ПМП (рис.2,а - НР и рис.2,в - УР) и электромашинного типа с ВМП (рис.3,а - УР). Эти процессы возникают при коммутациях в цепях СО устройств, а также при несимметричном питании их. Выявлены наиболее опасные режимы, даны рекомендации по воздействию на характер переходных процессов за счет реализации режимов намагничивания устройств: СП, СН2, предварительного намагничивания и др. Для каждой из перечисленных конструкций совмещенных реакторов составлена электрическая и магнитная схемы замещения, а также система нелинейных ОДУ вида (10), которые были проанализированы с использованием ПЭВМ. Результаты расчета сопоставлялись с данными эксперимента, которые приведены в главе 2 и в приложении к диссертационной работе, а также в [53, 54]. Кроме того, результаты, полученные в главе 6, сопоставлялись с некоторыми данными, полученными на основе полевого метода (глава 4) и графо-аналитического метода анализа индуктивных связей основной и высших гармоник магнитного поля с обмотками устройств. Сравнение свидетельствует о приемлемой точности и правомерности допущений, принятых при разработке математических моделей.

Математическая модель электромагнитных режимов и явлений, возникающих при намагничивании магнитной системы совмещенного НР с ПМП (рис.2,а), состоит из 12 нелинейных ОДУ. На рис.9,а показано изменение линейных токов СО при следующих переходных процессах: 1о - включение в сеть, Ь - наброс напряжения, Ь - 10-процентный сброс его, которые заканчиваются соответственно « за 0,02 с, 0,01 с и 0,01 с. Формы кривых токов практически синусоидальные. Указанные положительные качества являются необходимыми для использования НР в схеме СКРМ (рис.1,в). На рис.9,б показан переходный процесс при обрыве одной из фаз обмотки НР (Ъ^ >, что сопровождается искажением формы кривых токов "здоровых" фаз, прежде всего за счет 3-й гармонической, и нормальная работа НР становится невозможной. По данным анализа модели и с учетом особенности конструкции устройства из магнитных индукций стержней выделены 3-фазная, симметричная система 3-й гармоники индукции, а также 9-я гармоника индукции спектра (1) ПМП. Эти и другие

данные исследования процессов, возникающих при намагничивании магнитной системы НР, используются при проектировании устройства.

Математическая модель электромагнитных режимов и явлений, возникающих при намагничивании магнитной системы УР с ПМП (рис.2,в), состоит из 21 нелинейного ОДУ. На рис.9,в показано изменение тока подмагничивания ОУ. Нелинейность цепи подмагничивания обусловливает значительное отличие изменения этого тока во времени от экспоненциального. Поэтому для УР, являющегося существенно нелинейным устройством, нельзя пользоваться принятым в теории линейных цепей понятием "постоянной времени". Небольшое первоначальное подмагничивание УР приводит к сокращению времени переходного процесса за счет исключения работы на прямолинейном участке (Ъ £ ). Этот вывод справедлив и для устройств с ПМП, и для устройств с ВМП, что подтверждается результатами эксперимента [54]. На рис.9,г показана зависимость линейных токов совмещенной трехфазной РО и тока подмагничивания при следующих переходных процессах: 1) 0 с - включение УР на напряжение постоянного тока; 2) Ь = 0,1 с - включение предварительно подмагниченного УР на 3-фазное напряжение; 3) Ь = 0,16 с - обрыв фазы питающего напряжения. Переходный процесс при включении УР на 3-фазное напряжение заканчивается примерно через 0,02 с, что в несколько раз быстрее, чем при одновременном включение РО и ОУ в сеть. Обрыв фазы сопровождается искажением токов "здоровых" фаз за счет влияния 3-й гармонической и появлением в токе ОУ 2-й гармоники. Нормальная работа УР становится невозможной.

Математическая модель электромагнитных режимов и явлений, возникающих при намагничивании совмещенного УР с ВМП (рис.3,а), состоит из 18 нелинейных ОДУ. На рис.9,д,е показаны зависимости линейных токов РО и токов подмагничивания в 0У1 и 0У2, в режимах ВН (д) и СН (е) для тех же процессов, что и на рис.9,г. Как следует из рис.9,е, процесс при включении УР с ВМП на трехфазное напряжение в режиме СН заканчивается примерно через 0,02 с, а в режиме ВН он длится существенно дольше (рис.9,д). Вторым достоинством режима СН является увеличенный, примерно на 20 %, диапазон регулирования тока. Оба положительных качества обусловлены исключением эффекта "магнитного выпрямления", который заключается в появлении дополнительных постоянных составляющих магнитной индукции в ярмах магнитопровода. При обрыве фазы работа УР с ВМП, также как и УР с ПМП, невозможна.

Разработанная обобщенная математическая модель электромагнитных режимов при введении в нее дифференциальных уравнений движения ротора может быть использована и для исследования электромеханических переходных процессов ЭМ.

В седьмой главе разработаны основы проектирования совмещенных ЗР, УР и УРТ с ПМП и с ВМП. Конструкции реакторов с ПМП и с ВИП, в которых реализованы сформулированные в 1-й главе принципы их синтеза. подобны конструкциям соответственно трансформаторов и ЗМ пере-ченного тока с неявновыраженными полюсами. В связи с этим, при разработке инженерных методик проектирования устройств, реализованных с применением ПЭВМ и с учетом критериев оптимизации, использован эпыт проектирования трансформаторов и ЭМ. Вместе с тем, функциональное назначение совмещенных реакторов - плавное регулирование реактивной мощности, а также требования, предъявляемые к ним при использовании для управления режимами работы электроэнергетических систем, эбусловливают их конструктивные и схемные отличия, которые учитываются в разработанных методиках.

На основе сопоставления уравнений м.д.с.. силового серийного трансформатора, УР и совмещенного УРТ с ПМП и учета того обстоятельства, что при максимальной нагрузке трансформатора мощность реактора должна быть минимальной, а при минимальной нагрузке трансформатора, мощность реактора должна быть максимальной, разработан метод проектирования совмещенных УРТ с ПМП. Он заключается в последовательном' зыполнении расчета устройств в два этапа: 1-й этап (определяющий) -расчет УРТ в номинальном трансформаторном режиме, который задается :оответствующим ГОСТ; 2-й этап - расчет УРТ в номинальном реакторном режиме. Второй этап расчета основывается на данных расчета, получен-шх на первом. Разработана методика проектирования совмещенных УРТ (на примере схемы рис.2,г) в номинальном трансформаторном режиме, -соторая позволяет рассчитать его с минимальной стоимостью активной части при заданных нормируемых параметрах, к которым относятся потери х.х. и к.з., напряжение к.з. и ток х.х. и некоторые другие величины. Разработана программная реализация 1-ой части методики, в которой на основании вариантного расчета определяются значения основ-тах (главных) размеров устройств: 1) диаметр окружности (1, описаний вокруг стержня магнитопровода; 2) средний диаметр А цилиндрического кольцевого канала между обмотками; 3) высота 1 обмоток. Независимой переменной при вариантном расчете, выполняемом на ПЭВМ, принято соотношение 2-го и 3-го главных размеров. Варьирование его цает наиболее полное представление об объеме устройства в целом и о соотношении объемов, весов и стоимости активных материалов, потерь дощности в них и др. На основе выбранных размеров осуществляется дальнейшая расчетная и конструкторская разработка устройства (2-я часть методики) в номинальном трансформаторном режиме УРТ.

По результатам расчета трансформаторного режима УРТ выполняется

расчет устройства в номинальном реакторном режиме. При этом используются, рассчитанные с учетом восьми гармоник насыщения индукции нечетного (1) и четного (2) спектров, кривые одновременного намагничивания электротехнической стали. Эти зависимости, а также рассчитанная зависимость удельной реактивной мощности, потребляемой единицей объема магнитопровода по основной энергонесущей гармонике поля, могут быть использованы при расчете не только совмещенных УРТ, но и при проектировании УР с ПМП другой конструкции.

Разработана методика проектирования совмещенных УР с ВМП, работающих в наилучших режимах СН и СН2. Основными исходными данными для расчета УР с ВМП являются полная номинальная мощность реактора, номинальное напряжение и коэффициент усиления по току. В методике используются определенные в главе 5 рациональные безразмерные соотношения поперечных геометрических размеров магнитопровода и кривые одновременного намагничивания магнитопровода электромашинного типа, рассчитанные с учетом дискретности зубцово-назового слоя и семи гармоник насыщения индукции (3 и 4) поля. Для определения рациональных значений величин, которыми необходимо задаться при расчете, а именно: диаметр средней окружности ярма статора, соотношение диаметров средних окружностей ярм статора и ротора (рис.8), плотность тока в обмотках, амплитуда 1-й гармоники магнитной индукции в ярмах и др., составлена программная реализация методики. Для выбора целесообразного варианта расчета реактора в качестве критериев оптимизации приняты, наряду с. минимумом расчетных годовых затрат, также величины капитальных затрат, удельного расхода активных материалов и суммарных потерь мощности. Полученные зависимости позволяют определить размеры магнитопровода, число витков обмоток, ток подмагничивания, обеспечивающий вывод УРВ на номинальную мощность, потери мощности и пр. Расчет был выполнен для различных марок электротехнической стали. Возможно спроектировать УРВ на заданную поперечную геометрию пластин статора серийных ЭМ переменного тока.

По разработанным методикам спроектированы и изготовлены опытно--промьшленные и опытные образцы совмещенных НР, УР и УРТ с ПМП и с ВМП. В этих устройствах реализованы сформулированные в реферируемой работе принципы их синтеза. Технология изготовления и конструкция реакторов подобны таковым у серийных трансформаторов и ЭМ общепромышленного назначения. Сопоставления результатов экспериментальных исследований с данными анализа разработанных математических моделей и с результатами проектных расчетов свидетельствуют о приемлемом совпадении их, о правильности принятых допущений и предпосылок, и о корректности математических моделей и методик.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Главный итог диссертационной работы состоит в том, что на основании выполненных автором исследований создана обобщенная нелинейная теория статических ферромагнитных устройств с регулируемой индуктивностью, в соответствии с которой решена актуальная научная проблема создания высокоэффективных совмещенных насыщающихся и управляемых реакторов и реакторов-трансформаторов с ПМП и ВМП, как многофункциональных устройств необходимых для осуществления имеющих важное народнохозяйственное значение задач автоматического управления режимами работы линий электропередач, распределительных электросетей и систем электроснабжения промышленных предприятий. Исследованы и доведены до опытно-промышленных образцов совмещенные УРТ с ПМП и реакторы с ВМП, которые обладают улучшенными технико-экономическими показателями, технология их изготовления подобна технологии трансформаторов и ЭМ общепромышленного назначения. Создание широкой номенклатуры этих устройств - важная задача электротехнической промышленности.

Основные выводы и итоги сводятся к следующему.

1. Проведено комплексное исследование статических ферромагнитных устройств с регулируемой индуктивностью и областей их применения, на основе которого определены принципы построения (синтеза) высокоэффективных совмещенных НР, УР и УРТ с ПМП и ВМП с заданными улучшенными показателями, а именно: сниженная материалоемкость, повышенная надежность, меньшее количество устанавливаемого в электроэнергетических системах оборудования, уменьшенные капитальные и эксплуатационные затраты, увеличенный диапазон регулирования реактивной мощности, пониженные потери в стали, сокращенное время переходных процессов и др. Установлено, что объединение в одном устройстве функций управляемого реактора и силового трансформатора полностью согласуется с условиями работы электроэнергетической системы.

2. Создана на базе аппаратов ДУЧП (полевая постановка задачи) и ОДУ (постановка задачи на основе теории электрических и магнитных цепей) нелинейная обобщенная теория статических ферромагнитных устройств с регулируемой индуктивностью, реализованная как совокупность понятий, принципов, алгоритмов и программ численного расчета, анализа и оптимизации конструкций устройств и электромагнитных процессов, происходящих в них. Составной частью теории является также развитый аппарат векторных диаграмм, позволяющий исследовать индуктивные связи высших гармоник насыщения магнитного поля с обмотками устройств с учетом расположения катушек на стержнях, схем соединения катушек и чисел их витков.

2.1. Впервые разработаны на основе максвелловской теории поля и

метода конечных элементов обобщенная нелинейная математическая модель, алгоритм и ее программная реализация, которые позволяют исследовать качества нового класса статических ферромагнитных устройств с регулируемой индуктивностью и устанавливать неизвестные ранее взаимосвязи между конструктивными особенностями совмещенных устройств и их дифференциальными и интегральными характеристиками и принимать проектные решения, оптимизирующие устройства.

В обобщенной математической модели впервые учтены реальные продольная геометрия совмещенных реакторов трансформаторного типа и поперечная геометрия реакторов электромашинного типа. Модель отличают существенное упрощение подготовки файла исходных данных за счет программного вычисления координат большинства узлов ансамбля КЗ, а также реализация автоматического построения ансамбля в графической среде AutoCAD и отображения его на экране дисплея, что позволяет контролировать правильность генерации ансамбля, делает удобным анализ результатов и освобождает от рутинного труда.

На основе программной реализации модели найдены рациональные соотношения сечений ярм и стержней двух конструкций совмещенных HP и УР трансформаторного типа, что позволило в одном случае снизить материалоемкость устройства, а в другом - упростить систему креплений магнитопровода. Установлено, что при размещении в углах окон магни-топровода совмещенных HP, УР и УРТ трансформаторного типа полосок из отходов электротехнической стали или магнитной замазки существенно снижаются магнитные нагрузки на соответствующие участки магнитопровода. Исследовано влияние магнитного экранирования на величину индукции в стенке бака управляемых реакторов и показано, что экранировать ее необходимо при любых мощностях и др. По данным расчета двумерного электростатического поля [38, 41] устанавливаются рациональные размеры и геометрия изоляционных промежутков и слоев в высоковольтных реакторах. Результаты расчета магнитного поля являются исходными для расчета температурного поля в реакторах. Аналогия уравнений математической физики, описывающих эти поля, позволяет использовать разработанные программы расчета магнитных и электростатических полей в качестве основы для расчета температурных полей.

Общность математической модели и ее программной реализации определяется тем, что на их основе могут быть исследованы и оптимизированы конструкции любых ферромагнитных устройств, на внешних границах которых поля подчиняются граничным условиям Неймана и Дирихле.

2.2. Впервые разработаны на основе теории нелинейных магнитных цепей обобщенная математическая модель (ее алгоритм и программная реализация) поперечной магнитной цепи статических ферромагнитных

■стройств электромашинного типа и режимов их намагничивания, которые озволяют исследовать и установить неизвестные ранее взаимосвязи оотношений размеров магнитной цепи и числа пар полюсов РО с величи-:ой диапазона регулирования реактивной мощности, а также взаимосвязи [ежду характеристиками устройств и их режимами намагничивания: ВН, Н2, предложенный автором режим СН и др.

Показано, что оптимальным, с точки зрения максимума коэффи-;иента усиления по току, является совмещенный УР с ВМП в режиме СН, :меющий 3-фазную 2-полюсную РО и поперечную геометрию магнитопрово-;а, соответствующую статорным пластинам серийных 4-полюсных ЭМ пере-[енного тока общепромышленного назначения. Последнее позволяет осу-[ествить производство реакторов с ВМП на электромашиностроительных аводах без больших дополнительных затрат.

Установлено, что в режиме СН реактор электромашинного типа выгодно отличают следующие качества: увеличенный диапазон регулирования реактивной мощности, усиленный стабилизирующий эффект по регулируемому току, пониженные потери в стали, повышенное быстродействие : отсутствие "трясущих" вибраций магнитопровода. Определено, что реям СН2 близок по своим достоинствам к режиму СН. Выявлено, что в 1ввиме СП2 уменьшается мощность автономного источника постоянного ока и сокращается длительность переходных процессов. Предваритель-:ое подмагничивание также приводит к сокращению длительности пере-:одных процессов. Перечисленные режимы реализованы в конструкциях Факторов не только электромашинного, но и трансформаторного типа.

2.3. Разработаны на основе теории нелилейных электрических и [агнитных цепей обобщенная математическая модель (ее алгоритм и рограммная реализация) электромагнитных режимов работы и явлений, озникающих при намагничиваиии магнитопроводов нового класса стати-еских ферромагнитных устройств с регулируемой индуктивностью. Отли-ительными особенностями математической модели являются учет потерь стали магнитопровода устройств, как функции магнитной индукции, :редставление модели в разработанной автором системе единиц физи-еских величин и др., что обусловило ббльшую адекватность ее, •позво-:ило снизить затраты машинного времени и повысить устойчивость реше-ия системы нелинейных ОДУ на ПЭВМ.

На основе математической модели электромагнитных режимов и ее рограммной реализации исследованы нормальные рабочие режимы совмещенных устройств с ПМП и ВМП, а также важные для практики олектро-агнитные переходные процессы, которые возникают при коммутациях в ,епях первичных и вторичных обмоток переменного тока, ОУ постоянного ока, в аварийных несимметричных режимах, выявлены наиболее опасные

режимы, даны рекомендации по воздействию на характер переходных процессов реализацией режимов намагничивания и др. Математическая модель при введении в нее уравнений движения ротора может быть использована и для исследования электромеханических режимов ЭМ.

3. Предложен метод геометрической интерпретации результатов расчета полей, основанный на компьютерной графике, согласно которому на экране дисплея отображаются силовые и эквипотенциальные линии полей, 3-мерные поверхности, соответствующие распределению в области расчета магнитных индукции и напряженности, относительной проницаемости, векторного потенциала и др. Это позволяет наглядно оценить влияние конструктивных особенностей устройств на их дифференциальные и интегральные характеристики. Разработан компьютерный фильм "Геометрическая интерпретация результатов расчета магнитного поля в электромеханических устройствах", в котором представлены конструкция и результаты расчета поля в совмещенном НР.

4. Развивают и углубляют теорию нелинейных электрических и магнитных цепей, полученные в диссертационной работе результаты теоретических и экспериментальных исследований: режимов симметричного намагничивания и предварительного подмагничивания, режимов вынужденного намагничивания и свободного намагничивания по высшим гармоникам насыщения, а также пространственно-временного и временного спектров гармоник насыщения ферромагнитных устройств соответственно электромашинного и трансформаторного типов. Эти данные целесообразно использовать при разработке и проектировании устройств электромеханики, преобразовательной и измерительной техники, радиотехники и др.

5. Предложенные, защищенные авторскими свидетельствами и реализованные в совмещенных регулируемых устройствах [1...12]: полное или частичное объединение функций отдельных обмоток - рабочей, фазосдви-гающей, компенсационной и управления в одной совмещенной; объединение функций 3-фазной РО реактора и БК последовательного или параллельного включения в одной СО, т.е., по существу, в совмещенном реакторе-конденсаторе (предложен термин реаконд); объединение функций 3-фазного силового трансформатора и УР - в одном совмещенном реакторе-трансформаторе (предложен термин трансреактор); объединение функций обмотки переменного тока и автономного источника постоянногс тока (за счет включения в обмотку тиристоров), развивают практику трансформаторостроения, способствуя появлению новых схемотехнических и конструктивных решений с целью создания, например, 3-фазных трансформаторов с улучшенной формой кривой тока, с повышенным коэффициентом мощности, с уменьшенным значением тока холостого хода и др.

6. Предложен метод проектирования совмещенных УРТ с ПМП. 01

заключается в выполнении расчета устройств в два этапа: 1-й этап (определяющий) - расчет УРТ в номинальном трансформаторном режиме, который задается соответствующим ГОСТ; 2-й этап - расчет УРТ в номинальном реакторном режиме. Второй этап расчета основывается на данных, полученных на первом. Разработаны методики проектирования совмещенных УРТ в номинальных трансформаторном и реакторном режимах. Выполнены расчеты на ПЭВМ: кривых одновременного намагничивания электротехнической стали с учетом восьми высших гармоник насыщения спектра (1 и 2) ПМП; удельной реактивной мощности, потребляемой единицей объема стали по основной энергонесущей гармонике поля; амплитуд высших гармоник насыщения начальной области спектра (1 и 2). Эти данные используются не только при проектировании совмещенных УРТ, но и УР с ПМП любой конструкции. Разработаны алгоритм и программная реализация определения основных (главных) размеров совмещенного УРТ, которые соответствуют минимуму стоимости активной части его при заданных нормируемых значениях потерь х.х., к.з. и др. параметров.

7. Разработаны методики проектирования совмещенных УР с ВМП в наилучших режимах намагничивания СИ и СН2. В них используются найденные рациональные значения безразмерных соотношений поперечных размеров магнигопровода УРВ и кривые одновременного намагничивания магнитопровода электромашшшого типа, рассчитанные с учетом гармоник насыщения, дискретности зубцово-пазового слоя и др. Разработаны алгоритм и программная реализация методик, в которых в качестве критериев оптимизации приняты минимум расчетных годовых затрат, а также сдельный расход активных материалов и др.

8. Сопоставление результатов расчетов, полученных на основе разработанных алгоритмов и методик, с экспериментальными данными, а также сопоставление результатов, полученных ка основе различных методов, свидетельствуют об адекватности разработанных математических лоделей и методик проектирования.

9. Семь пакетов программ, реализующих разработанные математи-№ские модели и методики проектирования, составлены по модульному 1ринципу, допускающему наращивание этих пакетов, зарегистрированы в )ФАП НИИВО ГК РФ [39...451, часть программ внедрена или в соответст-5ии с программами по заказам организаций выполнены расчеты в различных устройствах электромеханики, в том числе и не являющихся предме-'ом исследования диссертационной работы.

10. По разработанным методикам спроектированы и изготовлены по ¡аказам предприятий опытно-промышленные образцы устройств: два реак-■орно-конденсаторных устройства, состоящих из совмещенного УРТ с ПМП мощность 250 кВ-Л, напряжение ВН - 10 кВ) и батареи конденсаторов

(3x100 квар, 6,3 kB), которые установлены на подстанциях 10/0,4 кВ с целью регулирования реактивной мощности, выполнения функций силового трансформатора и улучшения качества электроэнергии; трехфазный УР с ВМП в режиме СН (мощность 250 кВ-А), который принят в эксплуатацию в качестве источника питания плазматрона для воздушной плазменной резки металлов. Разработан, изготовлен и испытан программно-аппаратный комплекс автоматического поддержания на заданном уровне напряжения энергосистемы в месте установки управляемого реактора, реализованный на основе однокристальной микроЭВМ.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В 70 РАБОТАХ,

в том числе:

1. A.c. 386447 СССР М. Кл. Н 01f 37/00.Трехфазный управляемый реактор / В.И.Мишин, Е.И.Забудский (СССР).- No 1684796/24-7; Заявл. 21.07.71; Опубл. 14.06.73, Бюл. Ко 2,6.

2. A.c. 678543 СССР М. Кл? Н 01 F 29/14. Трехфазный управляемый реактор с вращающимся магнитным полем/ В.И.Мишин, И.В.Собор, Е.И.Забудский (СССР).- No 2577564/24-07; Заявл. 13.02.78; Опубл. 05.08.79, Бюл. No 29.

3. A.c. 1191955 СССР МКИ4 Н Ol F 29/14. Трехфазный управляемые реактор / Е.И.Забудский, Ю.В.Ермураки (СССР).- Но 3641238/24-07; Заявл. 12.09.83; Опубл. 15.11.85, Бюл. No 42.

4. A.c. 1252822 СССР МКИ4 К 01 Р 29/14. Трехфазный управляемьп реактор / Е.И.Забудский, Ю.В.Ермураки (СССР). - No 3831010/24-07; Заявл. 25.12.84; Опубл. 23.08.86, Бюл. No 31.

5. A.c. 1272424 СССР МКИ4 Н02М 5/16. Трехфазный статически! ферромагнитный умножитель частоты / Е.И.Забудский, Ю.В.Ермурак; (СССР).-No 3933787/24-07;Заявл. 22.7.85; Опубл. 23.11.86, Era.No 43

6. A.c. 1292051 СССР МКИ4 Н Ol F 29/14. Трехфазный управляемы! реактор / Е.И.Забудский, Ю.В.Ермураки (СССР).- No 3957356/24-07 Заявл. 24.09.85; Опубл. 23.02.87, Бюл. No 7.

7. A.c. 1345294 СССР МКИ4 Н02М 5/16.Трехфазный статический фер ромагнитный утроитель частоты / Е.И.Забудский, Ю.В.Ермураки (СССР). No 4044029/24-07; Заявл. 31.03.86; Опубл. 15.10.87, Бюл. No 38.

8. A.c. 1541681 СССР МКИ5 Н Ol F 29/14. Трехфазный управляемы реактор / Е.И.Забудский, Ю.В.Ермураки (СССР).- No 4187195/24-07 Заявл. 26.01.87; Опубл. 07.02.90, Бюл. No 5.

9. A.c. 1651326 СССР МКИ5 Н Ol F 29/14. Трехфазный насыщающийс реактор / Е.И.Забудский, Ю.В.Ермураки, С.Ф.Козырин (СССР).— No 4440605/07; Заявл. 26.04.88; Опубл. 23.05.91, Бюл. No 19.

10. A.c. 1658224 СССР МКИ5 Н Ol F 29/14. Трехфазный управляемы

реактор / Е.И.Забудский, Ю.В.Ермураки, С.Ф.Козырин (СССР).-No 4491591/0?; Заявл. 10.10.88; Опубл. 23.06.91, Бюл. No 23.

11. A.c. 1686510 СССР НКИ5 Н Ol F 29/14. Трехфазный лодмагничи-ваемый трансформатор / Е.И.Забудский, Ю.В.Ермураки, С.Ф.Козырин, В.Ф.Маху (СССР).- Но 4650315/07; Заявл. 14.02.89; Опубл. 23.10,91, Бюл. No 39.

12. A.c. 1781711 СССР МКИ5 Н Ol F 29/14. Трехфазный насыщающийся реактор / Е.И.Забудский, Ю.В.Ермураки, Г.А.Евдокунин, С.Ф.Козырин (СССР).-Но 4770966/07; Заявл. 13.11.89; Опубл. 15.12.92, Бюл. No 46.

13. Ерхан Ф.М., Ермураки Ю.В., Забудский Е.И., Козырин С.Ф. Основные принципы и устройства плавки гололеда в распределительных сетях напряжением 10 кВ // Известия АН МССР, 1990. No 2. С. 52-55.

14. Забудский Е.И. К расчету поперечной геометрии управляемого реактора с кольцевой обмоткой подмагничивания //В кн.: Электроэнергетика и электротехнология. Кишинев: Штиинца, 1972. С. 91-100.

15. Забудский Е.И. Элементы проектирования управляемого реактора с симметричным намагничиванием магнитопровода // Сборник КПЙ Энергетика и электротехнология. Кишинев: Итиинца, 1977.

16. Забудский Е.И. Анализ математической модели магнитной цепи управляемых реакторов с вращающимся полем на ЦВМ // Elektrotehnicky casopis. 1978. No 1. С. 21-41 (ЧССР, Братислава, Словацкая АН).

17. Забудский Е.й. Расчет поперечной магнитной цепи нелинейных устройств с вращающимся полем на ЦВМ. Методическое пособие по спецкурсу электрических машин. РИО КПИ. Кишинев, 1979. 44 с.

18. Забудский Е.И., Бродицкий М.П. Математическое моделирование и расчет на ЕС ЭВМ нелинейных магнитных цепей устройств с вращающимся полем // 6-я Всесоюзная конференция по теории и методам расчета нелинейных цепей и систем. Ташкент, 1982. 1с.

19. Забудский Е.И., Ермураки Ю.В. Расчет электромагнитных переходных процессов в 3-фазиом управляемом реакторе // Всесоюзный семинар Методы расчета электромагнитных переходных процессов и электрических полей в сетях ВН. Каунас, 1985. Т.1. С. 36-39

20. Забудский Е.И., Ольховский В.Г. Предварительный расчет трехфазных трансформаторов на ЦВМ. Учебное пособие. РИО КПИ. Кишинев, 1985. 50 с.

21. Забудский Е.И., Ермураки Ю.В., Маху В.Ф. Трехфазный управляемый реактор с пульсирующим магнитным полем. Экспонат на ВДНХ СССР. Каталог тематической выставки Повышение надежности электроснабжения сельского хозяйства. Москва, ПО Союзтехэнерго, 1987, С.11.

22. Забудский Е.И., Ермураки Ю.В., Козырин С.Ф. Расчет и анализ магнитного поля в ферромагнитных устройствах СКРМ // Всесоюзная кон-

ференция Проблемы нелинейной электротехники. Киев, 1988. 3 с.

23. Забудский Е.И., Ермураки Ю.В., Козырин С.Ф. Насыщающийся реактор для систем электроснабжения дуговых электропечей // Всесоюзный симпозиум Электроснабжение и электрооборудование электропечей. Тбилиси, 1988. 1,5 с.

24. Забудский Е.И., Ольховский В.Г. Расчет основных размеров трехфазных трансформаторов на ЭВМ. Учебное пособие. РИО КПП. Кишинев, 1988. 60 с.

25. Забудский Е.И., Ермураки Ю.В., Козырин С.Ф. Реакгорно-кон-денсаторное устройство для улучшения режима работы распределительных электросетей // Всесоюзное совещание Оперативное планирование и управление электрическими режимами ОЭС и ЕЭС СССР. Кишинев, 1989. 1 с.

26. Забудский Е.И., Ермураки Ю.В., Козырин С.Ф. Насыщающиеся реакторы для систем электроэнергетики и электроснабжения // Симпозиум Эффективность применения управляемых реакторов в энергосистемах. Ленинград, 1989. 3 с.

27. Забудский Е.И., Ермураки Ю.В., Козырин С.Ф. Расчет и анализ физических полей в ферромагнитных устройствах электроэнергетического назначения // Симпозиум Эффективность применения управляемых реакторов в энергосистемах. Ленинград, 1989. 3 с.

28. Забудский Е.И., Ермураки Ю.В., Козырин С.Ф. Математическое моделирование электромагнитных режимов ферромагнитных устройств электроэнергетического назначения // Всесоюзная конференция Математическое моделирование в энергетике. Киев, 1990. 2 с.

29. Забудский Е.И., Ермураки Ю.В., Козырин С.Ф. Новые конструкции ферромагнитных устройств для электроэнергетики // Электротехника. 1991. No 2. С. 44-48.

30. Забудский Е.И., Ермураки Ю.В. Расчет магнитного поля в ферромагнитных устройствах электроэнергетического назначения //Всесоюзная конференция по теоретической электротехнике. Винница, 1991. 3 с.

31. Забудский Е.И., Ермураки Ю.В. Совмещенный реактор-трансформатор для высоковольтных энергосистем // Всесоюзная конференция Проблемы энергосбережения. Киев, 1991. 3 с.

32. Забудский Е.И., Ермураки Ю.В. Новые конструкции ферромагнитных устройств для оптимизации энергосистем // AI Ill-lea Siir.po-zion Optiffiizarea dezvoltarii si exploatarii instalatiilor energeti-ce. Яссы, 1991. 4 с.

33. Забудский Е.И., Ермураки Ю.В. Расчет переменного магнитного поля в ферромагнитных устройствах электроэнергетического назначения // AI Ill-lea Simpozion Optimizarea dezvoltarii si exploatarii instalatiilor energetice. Яссы, 1991. 4 с.

34. Забудский Е.И., Клементьев В.Р. Доклад Three-phase mathed reactors-transfomers for electric power engineering // 9-ая Международная конференция по электроэнергетическим системам. Санкт-Петербург, СПбГТУ, 1994; 12 с.

35. Забудский Е.И., Клементьев В.Р., Павлов М.В. Тезисы доклада Геометрическая интерпретация результатов расчета магнитного поля в устройствах электромеханики средствами компьютерной графики // 1-ая Международная конференция по электромеханике и электротехнологии, Суздаль, МЭЙ, 1994. 1с.

36. Забудский Е.И., Павлов М.В. Тезисы доклада Geometric interpretation of the calculation of the Magnetic Field in electromechanical devices // 1-ая Международная конференция по дистанционному образованию в России Дистанционное обучение и новые технологии в образовании. Москва, РАН, 1994. 2 с.

37. Забудский Е.И., Амброзевич А.С. Тезисы доклада Микропроцессорная система управления совмещенным реактором-трансформатором // Российская НТК Создание комплексов электротехнического оборудования. Москва, ВЭИ, 1994. 4 с.

38. Забудский Е.И. Тезисы доклада Расчет электростатического поля высоковольтных устройств методом конечных элементов // Россий-, екая НТК Создание комплексов электротехнического оборудования. Москва, ВЭИ, 1994. 4 с. . _ - .

39. Забудский Е.И. Компьютерная программа Расчет стационарного магнитного поля в ферромагнитных устройствах электроэнергетического назначения // Каталог отраслевого фонда алгоритмов и программ, ' вып. 11, ОФАП НИИВО (per. No 94700 от 16.02.94 г.). Москва, 1994.

40. Забудский Е.И. Компьютерная программа Расчет • переменного магнитного поля в ферромагнитных устройствах электроэнергетического назначения // Каталог отраслевого фонда алгоритмов и программ, вып.11, ОФАП НИИВО (per.No 94698 от 16.02.94). Москва, 1994.

41. Забудский Е.И. Компьютерная программа Расчет электростатического поля в ферромагнитных устройствах электроэнергетического назначения // Каталог отраслевого фонда алгоритмов и программ, вып. L1, ОФАП НИИВО (per. No 94695 от 16.02.94 г.). Москва, 1994.

42. Забудский Е.И. Компьютерная программа Расчет электромагнитных режимов работы ферромагнитных устройств электроэнергетического 1азначения //Каталог отраслевого фонда алгоритмов и программ, вып. L1, ОФАП НИИВО (per. No 94699 от 16.02.94 г.). Москва, 1994.

43. Забудский Е.И. Компьютерная программа Ассемблер-программа, гправляющая шаговым двигателем // Каталог отраслевого фонда алгорит-юи и программ, вып.11, ОФАП НИИВО (per. No 94697 от 16.02.94 г.).

Москва, 1994.

44. Забудский Е.И., Козак А.Н. Компьютерная программа Расчет основных размеров трехфазных трансформаторов // Каталог отраслевого фонда алгоритмов и программ, вып. 11, ОФАП НИИВО (рег. N0 94701 от 16.02.94г.). Москва, 1994.

45. Забудский Е.И. Компьютерный фильм Геометрическая интерпретация результатов расчета магнитного поля в устройствах электромеханики // Каталог отраслевого фонда алгоритмов и программ, вып. 11, ОФАП НИИВО (рег. Но 94696 от 16.02.94 г.). Москва, 1994.

46. Забудский Е.И., Петленко Д.Б. Расчет дифференциальных характеристик линейного электропривода // Межвузовский сборник научных трудов Электротехнические системы автотранспортных средств и их роботизированных производств. М.: МАМИ, 1995. 5 с.

47..Забудский Е.И. Микропроцессорная система автоматического управления реакторами на основе однокристальной микроЭВМ // Сборник УлГТУ, XXIX НТК УлГТУ. Ульяновск, 1995. 6 с.

48. Забудский Е.И., Павлов М.В. Расчет магнитного поля в устройствах электромеханики и интерпретация результатов средствами компьютерной графики // Электротехника. 1995. N04. С. 44-46.

49. Забудский Е.И. Оптимизация магнитной цепи УРВ и исследование режимов намагничивания // Вестник Уральского . гостехуниверситета .Электромеханика и электротехнология. Екатеринбург, 1995, С. 176-183.

50 Мишин В.И., Забудский Е.И. Ограничение вибраций в реакторе с вращающимся магнитным полем // Научно-технический сборник Электротехническая промышленность, ВВ аппараты, вып. 19-20, 1973. 3 с.

51. Мишин В.И., Забудский Е.И. Элементы теории и расчета магнитной цепи управляемых реакторов с улучшенными характеристиками // В кн.Электроэнергетика и автоматика, вып.21. Кишинев:Штиинца, 1975.

52. Мишин В.И., Забудский Е.И. и др. Особенности физических процессов в нелинейных цепях с распределенным магнитным потоком // 5-ая Всесоюзная конференция по теории и методам расчета нелинейных электрических цепей и систем, Тезисы. Ташкент, 1975.

53. Мишин В.И., Забудский Е.И., Собор И.В. Трехфазные управляемые реакторы. Кишинев: Штиинца. 1977. 133 с.

54. Мишин В.И., Собор И.В., Забудский Е.И. Математическое моделирование статических ферромагнитных устройств. Кишинев: Штиинца, 1981. 104 с.

55. Мишин В.М., Забудский Е.И., Ермураки Ю.В., Козырин С.Ф. Совмещенный управляемый реактор-трансформатор для распределительных электросетей // Симпозиум Эффективность применения управляемых реакторов в энергосистемах. Ленинград, 1989. 3 с.

Подписано в печать 22.08.96.

Формат 60x84/16. Бумага писчая. Усл.печ.л. 2,79. Уч.-изд.л. 2,7. Тираж 110 экз. Заказцу .

Типография УлГТУ. 432027, Ульяновск, ул.Северный Венец, 32.