автореферат диссертации по электротехнике, 05.09.05, диссертация на тему:Зрiвноваженiсть режимiв трифазних електричних кiл з параметричними елементами

АКАДИЯ Я НАУК УКРА1КИ 1НСТИТУТ ЕЖСГРО ДИНАР.11КЙ

Рге О,

На правах рукопису

2АРТЖК 1гор Михайлович

ЗР1ВНОВАЖЕН1СТЬ РЕЗКИМ IВ ТРШЗНИХ ЕЛЕКТРИЧНИХ К1Л 3 ПАРАШРИЧНИМИ ЕЛЕМЕНТАМИ

Спещальшсть 05.09.05 "Теоретична електротехн!ка"

АВТОРЕФЕРАТ дисертац!'! на здсбуття каукового ступени кандидата технхчних наук

яи1в-1994

Дисертац1ею е рукоотс.

Робота виконана в Укра1яському державному ун1верситет1 харчових технолог1й, м.Ки1в.

Науковяй керШшк: кандидат ф1зико-математичних наук, доцент 1ван Пантелеймодавич ПоСиванець.

0фЩ1йн1 споненти: доктор техн1чних наук,

. старший науковий сп1вроб1тник Александр В1кторович Новосельцев; кандидат тэхн!чних наук 0л9кс1й Петрович Трофименко.

Пров1дна орган1зац!я: ДергаЕНИй ун!ворситет "Льв1вська пол1теш1-ка", МО Украйи, м.Льв!в.

Бахист дасертацИ в1дбудоться 18 травня 1994р. об II год. на заседали! спец1ал1зованоГ вчено! ради Д.016.30.03 в 1нститут1 елек-тро динам 1ки АН Укра1ни (252680, Ки1в-57, проспект Перемоги, 56, тел: (044) 446-91-15).

3 дисертац1ею ыогна ознайомитися в б1бл1отец1 1нституту електро-динамйш АН УкраГш. .

Автореферат роз1слано"^_* кв!тня 1994р.

Вчений секретар спец!ал1зовало1 вчено! ради, доктор Т9ХН1ЧШЕ НЭУК '

В.С.Фед1й

Загальна характеристика робота

Актуальн1оть темп. Сучасний етап розвитку энергетики 1 елек-триф!кац11 характеризуешься виоокими темпами зростання спокивання електрично! енергИ, б1лыгаю концентрац!ею 1 централ1зац1ею II розпод1лу,- 1нтенсшшим зб1лышнням единично! потужиост1 енерго-обладнання, широким викорчстанням р1зноман!тних. конвертор1в, енергом1стких технолог!®. Всэ цэ призводлть д» суттевого усиляд-нешя дроцес1в, цо в1дбуваються в енергетичннх системах, посилт: взаемний вплив елемонт!в енергетичннх систем, що, в своючергу, зумоБлюз зростання Етрат енэрг1Г, гганижув вад1йн1сть роботи тек-трообладнання I енергосис/ими в ц1лому, пог^ршуя як!оги електрс ешргН (ЯЕ) в системах олектро^остачання (СЕЛ).

Значний вшшв на зютхення ЯЕ чинить незр1пновадан1сть режиму баглофазно! системи. Широка використання потужких споташач1в електрично! енерг!!, що !.*ають нэстацЮнарний, Нэл1н1йний 1 неси-мэтркчний характер, трезвело до того, що в сьогоденн! незр1вно-вакешеть режиму стала постУйо д!ючим фактором, ¡до суттсво зншкув ефоктивШсгь роботи як самих систем влектропостзчашя, так 1 п!дключешх до них спозкивач1в.

Для п1дг:пц9ння ЯЕ та зр1йнове:"вння режиму багатофазних. систем з носиметричними элементам! розроблено ряд ефективних метод!в та ззсоб1в. Та все-а один ъ найб1лып економ1чних шлях1в нормгШзацП показник1в ЯЕ - застосування спец1алышх к?ректувальйих пристро№ (КП). Ефективн1сть 1х використашнг полягае в тому, що гони угува-ють енергэтичну перешкоду у м!сц! п вшшкпення, виключаючи саму можлив1сть гожирення II по элементах системи.

Анал1з л1тературннх дагарэл показу в, що 1снуюча чаор1я К11, метода та прин тли 1х побудови дозволяють розробити екс•эм!чн1 ко-ректувальи! пристро! для багатофазних систем 1з стац1онарними носиметричними спокивачв'и.

В загальному ж випадку параметри системи, як 1 к1льк1сн! .тэ-казники ЯЕ, неперэрвно змшюються. Тему, розв"язку задач1

вибору засоб'в для забезпечояня необх1дно1 ЯЕ, такой, потрЮно знайти оптимальн! закони регулювазшя парзмето1в с 9жиму з проиос! зм1ни иавантажень.

Таким чином, розв"язання актуально! ггроблеми покращення ЯЕ в електричних мережах 1 системах немоглине без далшого розвитку теорП зр1вноважоння режим1в багатофазних к1л 1з зм1яними несиме-тричними навантаженнями, а також створення на П основ1 метод1в анализу то синтезу 1 принцип1в побудови багатофупкц1ональних КП 1з стацЗонарнига 1 несташонарниш ©лементаки.

Иэтов дано? дисертецМно" робота е розвитон елемзнт!в теорп ЕЗстац1ояарних Оагатофазшк. к1л, досл1днзння п!дащ!в до зр1ввд-ваазння рекиьЦв таких к1л 1з несиметричндаи елементаш, розробка на ц1й основ! методик синтезу к1л зр!вноваг:ення рекам1в трифазних систем 1з парадзяричшш одаофазниш елемвнтама.

Шподяча 1з Еказано! мети, в робот! розв"язуються наступи! задач!:

1. Визначення зр1вновакекост1 режиму багатофазних к1л !з парамэ-тричшши элементами.

2. Встановлэння умов зр1вноважзкня режиму багатофазних к!л !з да-синэтритаамя лараметричшшз элементами.

3. Досл!днення шаашвасг! зрХшюзшвння 'реетму «р^азниг к1л 1з пзрахетрпчними елемвнташ за допомогов .корекяувальшх к1л 1з стац1окаряггмя л1к±0нй?ля елеыентама.

4. Розробка методик анал!зу та синтезу к1л зр1ЕЕоваз8ння резкиму тркфазнях систем 1з параметричниш роактгвзвки елементами.

5. Побудова кагвмавгтаах моделей, створеши аяторжгм1в 1 шадак-су програм для розрахунку к1л зр1шоваз2тг;|» !з пэраивтричшши рэактЕвшЕ.ш елешнтачи.

6. Розробка СХ8ШВХ •розв"язк1в для Шд"бд2«2йи сяеедазявх параме-трпчнзх назантанэпь до багатсфазяого кола.

Метода досл!дкэяь. Для розв"язання доставления в робот! задач булж ВЕКорпстан!: теор!я даферещЦШих р!внявь, апарат теорИ ма-триць, ряди ©ур"е, основа гармоничного анал1зу, чиселън! мэтодп розв"язку дшференцШзк р!вяянь, теор!я парамзтрачша електршшях к и.

Наукова новизна. Розрсбязн! елзмзяти теори синтезу коректу-вальшк 1ЕДуктавно-вмн1онЕХ к!л на основ! матрично! теор!Г трк-лшззснкка, то дозволають вихояатз анал!з повного набору можливих схем коректувальних пристроГв5 зязяачикг дарачвгря елемеит!в Г знайш в анал1тичвшу. взгляд! облает! 1х функц!онуваыня;

вивэден! гаразя для шт?ево2 потужност! багатофазних к!л з парамэтрячвими елемзнтама, що даэть зыогу, на :в!да!ну в!д в!до-шх» анал!тично сфоркулювати умови зр1внсваження рекам!в таких к 1л;

розроблзна 1 науково обгрунтована методика синтезу схем ко-рэктувальЕих 1ц®стро?в з одана лараштричнзш реактивним елемен-

том, що забезшчують зр1вноваження рэгшу трифазних к!л з нэста-ц1ов8рнши весгштрвчшвйй наввнгашншш, впзначен! законом1рнос-tí зм!ни napaMexpíB цього елемэнта 1 умови його ф!зичноГ реал!за-Ц11;

запропоаован! 1 досл1даязн! ориг1нальн1 схеми д1даииеЕня однофазная нестац!оваршЕ яавштааэнь до тркфзоао! системи, роз-роблен! алгорзжя хсрувсшя элементами таких схем, що забэзпму-ють 3ptBS0Bas9Hicib решяу живлячо! mpest. Oceobhí-подотанпя, ео вшосятьоз на захдст:

1. йэтодакэ влБЯзчення зр1вноЕа2эиоо!г1 режиму багатофазних к!л з парамэтричкжл елэкентакя.

2. Умови зр1шовашшя регзшу бсгатсфазних к1л з ввошэтричвшог пара?лэтр1гашгмп елэшпгши.

3. Методика акал!зу 1 • синтезу к!л зр1шовагганвя рекаму з параке-трзяавш ре актввшши олешсгаки.

4. Способи п1д:шпзння однофззшнс парвмэтрачиаг вавантаяэнь до багатофззно! система к!л.

5. матемзтичн! шдая! 1 алгоритма керуванвл елэментами к!л зр!з-новаконнл.

Практична ц!нн!сть робота. Одэргая! авторе: вясповки, енал!-тичн! вирази! защшоЕованлй п!дх!д до-побудови к1л зр!вЕовакен-ня дозволятоть зд1йокйти Щлэспрямовашй виб!р еле.чент!в 1 розра-хунок íz парамэтр1в. lía основ! проведения досд!даэыь розроблен! ефэктивн! "способа п!дошчешя паракэтрачних елементй», застооу-Ваяня якзх забезпзчув влектромагн1тну суи1сн1сть (EMC) еткживач1в í сиотаглис влектропостачання.

Реал1зац!я результатов робота. Заиродояовап! в'робот! методика, матештичн! ! дел! та програш розрахунк!в покладэн! в основу:

а) розрахунк!в í рекомендац!й для вибору основного силового обладнагшя 1 засо<51з кормэл1зац!Г якост! олзктршто" внергП в систем! елэктр'огостачання акц1опэрЕого п1даривмства ".Льв!врйба" (м.Дрогобич);-

б) pospaxyiKía для вибору зесоб1в зрйзновакешя pesmlB в трпфазних системах a одаофазнаш варамэтрячнив: наваптаюнняш (1нститут 9ЛЭКТрОДИВЕМÍICI АН УКраПШ, м.Ки!в);

в) матемалгчпях вшеладок, алгоритм!в 1 програм розрахунк!в Н0зр!вноваЕэних pasmáis система енергоцостачашя з технолог!чнкми

навантакешяш БШО "Зоря" (м.Дрогобич).

Апробац!я роботи. Oclobh! положения í матер!йли дисвргацШю? роботи допов!дались 1 оОговорюва.кись на: науков!й конференцИ Ки-"вського технолог 1ч1юго U-етитуту харчово! прокисловост!. m.Khíb, 1991 р1к; IV кауково-техн!чн1й конференцП "Пробдоми нел1н1йно! елекцотвхнШ", м.Ки!в, 1992 р!к; заседаниях кафедр вшцо! математики 1 електротехн!ки КТ1ХП, 1993 р1к; науковому сем!нар! в 1нститут! електродинам1ки АН Укра£ни, 1993 р!к.

Публ1кац!Г. Осызвн! пауков! результат викладен! в 9-ти дру-ксзаних роботах, в тому числ! в 6-ти статтях, одному препринт! та 2-х авторських св!доцтвах.

Структура í об"ем роботи. Дисертац1йна робота складреть'ся 1з вступу, чотирьох роздШв, списку л!тератури та додатку. Основний текст становлять 120 мзшшоггасшх сюр1нок з 31 малюнком на 15 стор1нквх. Список ч!тературн м!стить 211 найменувань на 22 сто-р!шсах. Додаток озймае 27 стор!нок.

Зшст роботи.

У вступ! обгрунтовуеться актуальность теш досл!джень, сформирован! кета í задач! роботи, викладен! основн! науков! результата, метода доел! дх;енъ, eíдомоет! про апробац!.® роботи 1 прак-тичне використання П результат!в.

Перший розд!л мЮтить оглзд спешф!чних параметричних елек-троцрийма'ч1в багатофазних систем, що вегат зно впливають на як!сть електркчно! онвргИ та критичну оц!нку !снуючих метод!в визначення 1 усунення незр1вновакерост! реким!в таких систем з парамртричними зм!нщми навантааэвдями. Показало, що основними • васобами кошенсацП реактивно! штукност! в сг -темах електроиос-тачання промислових п1дприемств е реактивн! олементи (екн!си1, !ндуктивн! чи комб1ноьан1), як! використовуються безпосервдньо аСо складаэть р1знокан!тн1 КЯ. Дано коротк! Характеристики !сную-чих граф!чних, графе-анал1тичних та анал!тичних метод!в анал!зу 1 синтезу схем КТТ. В результат! проведеного ш._.л!зу показано, що най01льа л-эрешктивпим в п!дх!д, що базуеться на застосчванн! ма-трк-шо! Teopíí Оагатополюсника, методу симетричних складових 1 тополог!чни.ч умов кошенсацП складових. нульово! 1 зворотньо"> посл!довяостей л!н!йних струм!в в трифазн!й систем! при п!дклю-ченн! до не! носимотричяого однофазного навантакення. tía основ! цього методу зд1йс-нсно анал!з ?,ороктувальних к!л 1 визначен! облает! мозашвого фушсц1онування к!л-для заданих параметра. 3 ycix в!до(.г/л магод1в остаин!й иайб!льш ефжттений, оск!льки дозволяе побудувага клпе реак^ивних к!л з функц1онаяыдвга властивостями.

як1 полягають в повн1й або чвстков!й комдансацИ струм!в зворот-ньо! посл!довност!, що вккликан! однофазним элементом, 1 забезпе-чуе задан! коеф!ц!енти потуяност! трифазно! системи. Розглянут! метода застосовувались для розробки КП, що забезиечують . сум!с-нЮть з багатофазюю системою л!е!йних етацЮнарних несиметрячних елеменПв.

Другай розд!л присвячений досл!дженню методу низначення мит-тево! потукност1 парамзтричяих багатофазних к!л, як! в загалъному випадку ошсуються системою 1нтегрально-дифвренц!йшк р!внянь 1з зм1нвими коеф!ц!еитами за методом ковтуротх струм!в

4Clb(t)yq(t)|) + |B(t)|fq(t)| + |D(t)||q(t}| .= |U(t)J, (1)

ai ч /

де JL(t)J, |R'(t)|. |D(t)f та |U(t)J - матриц! коеф!ц1ент!в 1ндук-. тивностей, onoplB, обернешх ешостей 1 д!вчих напрут; 8q(t)5 1 jq(t)j - матрЕШ-стовпц! в!дпов!дно заряд!в 1 контурних струм!в.

Задача визначення енергетичних характеристик багатофазних к!л формултеться наетушшм чином: is системи дафэренц!йних р1внянъ (1) знайти П розв"язок, тобто заряди Jq(t)| i струьш |q(t)|, а поим одеркати функц!ю

Pit) = U, (t)q, (t) + U2(t)qz(t) +...+

+ Um(t)qm(t) =2U-(t)q.(t), (2)

Ui ,

яка Суде характеризуватн нэзр!вноважвн1сть кола. У матричному ви-гляд! останн!й вираз запишеться

Pit) = |U(t)|T|4(t)| = |q(t>irlUit)b (3)

Д0 ItTC"t5Я^, та |q(t)l,.- трансгонован! матриц! |IJ(t)| 1 |q(t)J.

р1еняння (t) лэзглядазться окремо для активних, емнюних, 1н-дуктивних, рэзистивно-емн!0нях, рвзистивно-1ндукгивних та !ндук-тивно-еш!сних навантакань. Шукаються анал1тичн! вирази для мит-tebol потужност! 1, виходячи !3 еимоги h93mihh0cti II в час1, ви-водяться загальн! умони зр!вноваЕення режиму таких к!п. Для за-гального випадку, тобто, коли коло м!стить 1 активы! 1 smhIch! 1 1ндуктивн1 элемента, пропонуеться гаукати розвнязок систэми (I) у вигляд! ряду

СО

<*> - ^ + q^t + q^t2 +...+ q t* +... = ^fy**' (4;

де qik- нев!дом1 коеф1ц!ентй, 3=1,2.....n.

Очэвидно

qJ(,=q. (0); q.4 ^(0). (5 i

Слое 16 знаходхення решти нев1домих коеф1ц!ент!в ряду (4) и: -

казуз доведена в другому роздШ ТЕОРЕМА '

Коеф1ц!енти (3=1,2.....п; к=2,3,4,...) ряду (4) в роз-

в"язками система л!в 1Ша р!внянь

Ь; ^ - Х^Г (0> к'Г {0> +

\ 5-Г С«-") 1]

+ С5 (ьу (О) +11^ (Он + с3 (О)И-,

(1=1,2.....п; 8=0,1,2....), (6)

да: я/-<ь<о>. чи-4;<0);

< (Й ' ' в) (!) 4^ (0), 01 (0), (0), й^. (0), Ву (О) - аначеявя в-их шх!д-

них в1дпов1дно фувкцШ (й), Ь^ (t), Ну К)» Ву Ш в

точц! 1=0;

о; = --^я-4*™ 3 8

елемент!в го ш елемент!в.

(Тут 1 дал! всоди ввагаемо:

- и-.п); а> = ЪуШ;

-Ну («); Б^Ш « Ш;

ОМ; С»=1;

С*=0 для вс!х п<0 вбо п>1с).

На основ! Щвг теорема: розроолею алгоритм (ыая.1) 1 складева комп"ютерна програма розрахунку зр!нвоваженост1 рекшу ц-фазного кола з лараметричниад навантажевнями. Ш програма дав змогу моде-дювати повед!нку системи, якщо крив! зы!ш навантахень. являть собой гладк! чи кусково-гладк! ФункдИ. Вих!дшми для програми в матриц! |Ь(г)|, | 1 |0(Х)|, а також матриця-стовпчик напрут |и (X) |. Для заданих !нтервалу часу а. ; ^ } 1 початкових звачень 1 )| проводяться обчислення коефЩ1ент!в ряду (4). Пот!м за формулою (2) для кожного значения с» « С^; визнача-еться ). В результат! одержувмо граф!к зм!ш миттево1 потуж-ност! Р(г) для !нтервалу часу VI.

Трет!й розд1л присвячений питаниям аяал!зу 1 синтезу к!л зр!ввовах8ння режиму трифвзних електричыих систем з параметричними влементами, в загальвому випадку р!внявня для яких мають виг-ляд

+ ъа (t)qJ(t) + =

= U,(t); <7>

(t>4f (tj) +é(ba + + DM(t)qa(t) =

= U2(t).

Задача синтезу можв мати дек!лька розв"язк!в. Тому необидно сп!вставити одержан! вар!анти ! вибрати оптикальвий. Приймаемо за оптимальн! т! схеми, як! м!стять найменшу к!льк!сть елемент!в, причому перевагу надаемо схемам з найпростйшми елемеятами - конденсаторами ! реакторам.

Задача побудови нестац!онарних к!л КП в!дноситься до параме-тричного синтезу схем ;:1л, п!д яким розум!емо визначення параме-тр!в елеменПв кола при його задан!й структур! та характер! еле-мент!в. Гак, якщо задавться !ндуктивний ! емн1с::яй елементи, то необх!дао при задан!й функц!ональн!й здатност! кола визначити !н-дуктивн!сть L(t) ! емн!сть C(t). При цьому для ф!зично! реал!за-ц!Г елеменПв потрЮно при представлэнн! параметру у вигляд! ряду i ^

A(t) = U.c +Y A* cos K.t Бшагати, щоб коеф!ц!енти Ак Оули додат-

Eîm ! прямували до нуля, монотонно спадаючи. В цьому випадку A(t) » 0.

Розглянвмо коло, схема якого наведена на мал.2. Р!вняння для такого кола маоть вигляд:

тт m -

дэ q1(t) ! qa(t) в1дпов1дно заряд на емнЮТому елемент! ! струм в Ыдуктивному. В робот! доводиться, що для зр!вноваженост! рени-му цього кола необх!дно, щоб значения нестацЮнарних параметр!в зм!нювалися за такими законами:

Ju„(iKt

C(t) - -J——-{1D'

Так як струм у наваитаканн!

iH(t) = у„ (t)DM (t), то вирази (Э) ! (10) мохна записати !яакше

К» сол

-^JTQ^-. (12)

Формула (9)—(12) дають можлив!сть( визначивши миттев! значения струну навантажвння ¡.„(t) чи його пров!дност! уи(t) i в!дпов!дних л!н!йних напрут мерэк! 11дв (t) i 0e,(t), сформувати так! зм1нн! в час! !ндуктивн!сть L(t) î емн!сть C(t), як! О заОездечувалн повну EMG однофазних парататричних наваятаЕень ! трифазно! система.

Для забезпечення умови ф!зичво1 реал!зац!1 керованих реактивных oropiB L(t) ! C(t), тоОто з метою дринщщовйго виключення мо-нливост! параметрячно! регенэрацИ (ефекту "выемного опору"), в загальному випадку досить ввести додатковий реактивний orrîp, ва-приклад, емнкзний CR(t), якай подключаемся даралельно до навая-такення (мал.З). В цьому вшадау, враховуючи, 150 емнЮний елемэнт Gfc(t) ШдЕшнений до л!я!йно! напруги UEc. (t) - напрут наванта-

а.,(1)

еэння iïH(t), зашсувмо ïïH(t) = -¡гщ » зв!дки тгрум (t), то

проходить через CK(t)„ в!доов!дав it(t) (t)) .

Тод! з р!внянь (9) ! (10) сл!дуе, що керован! Шщжгившй ! емкЮний елементи повинн! зм!нюватися в час! за законом

_juw(Qctt __

L(t) = (,3>

^„(DcLi - \ -CDSÇ^l +-|т-0) ч.

0(t, = -J----—. (U)

Назначило параметра L(t) ! C(t) кола, схема якогр наведена на мал.2, якщо пров!дн!сть у„(t), наприклад, задаеться влразом

У„ (t) = X. + £mtcos(2ut - ci2) + y„m,cos(4ut - «4).

де Уе . Щ, ВЦ - пост!®! коеф!ц!енти, о!г ! - кути фазового зсуву. Для зр!шоваазЕОст! рекзму такого кола до л!н!йноГ напруги игд ( t ) сл!д п!дщшчити еш!сть

C(t) = Gjc + C^r^cos^ut - р2) + 'С*,п4С0з(4шЪ - р^),

де

»vsin 0iln ^-^f c-cz_

¡32 = arctg-y?--"--f- -

тг- ces 4 + M^f-s;,^)

n -I. en-P« - S в» W» " sJ"'

q n2 - ---——^-:-;

3<Jcos(frf;j

2%o>s0-Tr -в) * ц.тг ccs^r-r*-^ -&)- ¿>йча лг sl»(& - ft) (0 _ _ 2^ccs(_f-r -e) '

При цьому амгШтуда IM струму ie (t) = i-^(t) - iM(t), який виз-начаеться параметрами елемент!в уя (t) i C(t), буде

f fs & , v

- --------- ------------4 + yo -,{.¿003 ос, Gin a. +■

" ïzeos&-sl»Q * "ЧГ"" ^ ' 2

/ 1

У. «Ц + ™3ln ciM. (15)

В1дпов!дно !ндуктквл!сть элемента, Шдклшеного до л!я!йкоГ напрут ида (t), можна представити у виг ляд!

дэ

Т* /

<!>« = + = ш&и^г

¿É?

)h. = 9row -✓Геогер + Т.

J 2wjCS5Sfli!j + -f-jio sin ¿i) s'

1г <4 + % Щ si» ( <¿4 + -g-)J _

^ o[2s, ces (V + 0) m, - §-т sû, - rçj

^ _______

Ашлйгуда 1лВ струму ï,e (t) = iM(t) - l„(t), який визначаеться

параметрами у„ (.t) î b(t), знаходиться за формулою

т ^ц «fc*vs¿" & ¿«te*£)] ,1Й. WB= )[T<!*sO+sl*0 ' .

Для зр!вноваженост! кола КП~яэстац1онарний елемент необх!дно,. доб л1н!йн! струми були симатричшаш, а це означав, що = тобто, зг1дно нираз!в (16) t (16)

' ' ' ' f2-c.es & - sine

, b'4 '?) -% (¿* (17) f3~c¿>s е + sin & —

3 виразу (17) знаходиш. що кут коеф1ц1енга потужност! зр!внова-кеного кола

8 = arctg-—i-<--А -----С—.

2/3" + oes «4 + m, ÍT(- ffisü,^- J- coUt)

На мал. 4 зобракена блок-схема програш розрахунку двоелемент-ного кола зр!вноважевня режшу трифазно! системи з однофэзним лв-раметричним навантаженням, яка визначав ковф!ц1енти -1зраыетр1в !ндуктивного I(t) та емн!сного C(t) елемент 1в за даниш коеф!ц1-еитами розкладу параметричного однофазного навантаження. Контроль зд1йсншться за допомогою розрахунк!в значень миттево! потужност! P(t), яка для всього 1нтервалу часу t мусить бута квазйгасПйнов.

Залропонований п1дх!д дозволяв забезшчити зр!вновавэння па-раметричних елемент!в за допомогою двох нестац!онарнкх реактиших элемент!? однакового або р!зних характер!в. Оск!льки для ф!эично1 реал!зац!Г реактивних елемент!в можуть анадоСитися додатков! еле-монти, ставиться задача зменшення 1х к!лькост! при забезпеченн! ф!зично! рвал!зац!1 останн!х. Цэ мокяиво зд!йснити способом ком-денсацП нэл1я1йност! несиметричного элемента, який тех розгляда-еться в чретьому роздШ.

Не хай струм L„ (t) нел!н!йного элемента, який п!даншаний до напругя ti Sff (t) = - U„ cos cot, характеризуеться тригонометричниы многочленом виду

iH(t) = AlH cos wt + В„ sin ut + А3,сов 3uit + Bsi(8in 3ut +...+

+ Асг.и)н' coB(2n+1)ut + Ъ1гкгф- Bln(2n+1)cjt.

П1д"една21ю паралельно до нед!нМного елеиента конденсатор з не-

стац!онарнсщ емнГстю (мал.5)

CK(t) = Ce + AjCob 2ut + B2flln 2oit +...+ Аг„ cos 2nut +

+• В-?, aln 2mt.

Тод! при рекурентних сп1вв1днашеннях виду

Д - _ ?&(г»*ОН . в _ 2A(í„rl)H . .

А - _ ЗВр.-уДн _ А • R - - ^сг» -i)H о

вираз для струму iBe(t) зашпеться у лгляд! ÍK(t) = (ü.uCe + fa,Aa + в^ sin ut + (а

В,) cos ut.

Яйцо Шдключити паралельно до нэл1нГйного назантаження реактор 1з зм1ннов 1ндуктивн1ств (мал.6)

XK(t) = 1/|b0 + Aucos 2ut + BL2sln 2u)t +...+ A^..^ созC2n-2)ut +

+ Sltl(2i5-2)utj,

то при виконанн! рекурентних сп1Ев1дношень

Ви»---. U. ' Al2"--U¡ *

Ецг.-г = BL2» ~ и;А(?.-')н aL3»-2 " aL2„ + ¡/7Bft"-<>«

сумарний струм навантажэння 1 компенсухчого реактора запишеться

де Ал =L0

А - —Ч Л1Н JO с2

СОЗ Ut +

* V + ¡к)

Sin Ut,

0соблив1сть методу компенсуючих нел1н№ностей - простота в забезпеченн! ф!зично1 реал1зац11 елемент1в. Для того щоб функц!я С,, (г) або 1^(1) не Суда в!д"емною, достатньс пШбрати в1дпов!дно значения С„ або Ъв, на як! не нвкладаються рекурентн1 зв"язки.

3 врахуванням одержаних вираз 1в узагальнена схема кола КП для параметричних однофазних навантажень набере вигллду мал.7. Ш коло складаеться з одного параметричного компэлсухного реактивного елемента 1КИ) 1 лШйно! стац!онарног структури з постШими параметрами Су 1 реактивного тршолюсяика.

Таким чином, алгоритм побудови к!л КП для параметричних однофазних навантажень вводиться до таких д!й:

а) компенсуемо струм однофазного навантаженгог. В результат! коло "параметричне наваятажэння - елемент Z^{t')" являтиме собою еквГвалентне лШйне однофазна аавантаяення;

б) маючи параметри екв{валентного однофазного навантаженяя,

вибяраеш структуру лЗяШюго реактивного кола ,КП.

В четвертому роздШ розглядаються електромагШтнйй 1 всн-шиький -способа я1дглютеная однофазних навантааюнь до багатофаз-mi системи кхл.

. На мал.8 зображона схема пристрою, призначеного для зд!йснен-вв елек?ромагн1тного способу п!далвчення однофазних вавантакень до багатофазно" системи.

Як бачиш. цзй пристрй* п1дмикаеться м!х в1даов1дними фячами елект^ачво! састеми та одаофазвлм параметричним навантажен-ням 4. Рбгулгванкя величины коеф1ц1ента трансфсрмацИ n(t) забез-печуетьоя за рахунок швидкод1ючогс перемикадая в1двод1в_вторшаоГ обмотки трансформатора 5 за добыогою керованих клш!в 6 зм!нного струму, лкэ в!дбуваеться з високою частотою (десятки 1 сотн! кГц). Поточвэ знэчеяня коефВДента трансформацН n(t), назначена згХдао виразу

обчислюеться блоком 8 в залезшост! в!д д!ючих RH î миттевих йн (t ) значень опору навантакення 4, як! вим!риються 1 перетворювться у придзтну для обробки форму,'ааприклад, в цифрову, блоком 7 за до-помогаю в!длоЕ!даих датчик!в струму та налруги î перетворзсвач!в сигнал 1в' (компаратор!в, А1Ш та îh. ). Система керування 9 служить для формувашя сигналîb управлйня силовийй ключами ? зм!нкого струму.

Пристр1й, що реал!зовуе вевтильвий сгос!б п!дключення однофазних кзвантахень- до багатофазяо! систем (мал.9), являе собою безпосернднШ пэретворювач частота (БИЧ) î тек п1дашкаеться м!ж СЕП та однофазнкк нестац!ояарним навантаженням 4. Перемикання си-лових клач!ь 5 зд1йсяюеться у в1доов1дяост! з формулою

Значения кокутац!йно1 функцП ®(t) визначааться обчислшалшш пристроек 7 в залехност! в!д дЮТих К, та миттевих R„(t) значень оперу навантакення, як! ша!1ршгься i ператворюються блоком 6. Система управл1ныя 8 облвдаана генератором прямокутних 1мпульс1в. зих1дки2 сигнал якого модулюегься комутац!йною функц1ех> î служить для фермувзкнй сигньл1в керування силавими ключами 5 БПЧ. (В рол! ?araiz клзч1а зм!нного струму моеуть бути використан! потужн! '61-воляри! г полюет транзастори î ïz зб!ркн, одно- та двооперац1йн!

тиристори.) На съогодн! !снуе досить велика к!льк!сть схем ефог,-тивнкх ВОТ, причому однофазн! БИЧ зиачно прост!ш! 1 над1Ян1и1 в!д трифазних, що особливо важливо при створенн! потужних БГН, як! придатн! для практично! реал!зацН зэпропонсзэного способу,

Використання таких способ 1в п1д!С.лченнл однофззних наванта-кень.до багатофг~но! системи дозЕОЛяе п!двщити ефзкизн1сгь' ! над1йвЬть забезпечйння В'.С споживач!в I зр!вновоженост! режиму багатофазно! системи. 1х пэревага пОлягае, по-перие, в сг.зсувагш! потреби створення керов.тчого- нел1н1йного реактлвного опору велико! татужност!, що е вэлъми складною проблемою, а по-друге, вза-гал! в!дттадае необх!дн!ст^ в п!дключеш1 додаютвих регульоввних резктивних опор!в. Кр1М того, при введеш-й додэткових алгор:<:тм!в керування силовим трансформатором чи кАлутатором, иозша добитися ефект1в генерацИ рр_~ктивно! лотужносг!-' або ф!льтрац!1 струм!в симетричких 'сКладових. Вказан! тбхн!ко-9коном!чн! переваги запро- • понованих способ1в у пор1внянн! з в!домими дхзоляють вважати !х значно парспэктивнйгими з .точки зору практичного використання для эабезпечення зр1вноважелост1 режиму 1 п!деищення якает? електро-энергН в системах електропостачаняя з параметричними навантажен-■нями.

В до да тку наведен! пробами для ш?яачешя зр1вноважеяост1 багатофазних к!л -з пгпаметричними элементами ! дм розрахунку параметр {в элемент!? к!л зр!вновазшшя, а такой матер!али про прак-тичну ревл!зац!ю розроблених методик I програм розрпхупк!в.

В И С Н О В К И

1. Проведено ' анал!з метод!в 1' засоб!в корекц!! парэмэтр!в якост! електроенерШ в електричних мережах з рэсикетричниш па-рвмэ'тричними тцвантоиеннями. Показано, що найб1льу доц!льним в використання короктуввлышх при троГв ттоперечно! компенсоцИ. Доведено, щз застосування реактшзних нестац!онарних елемент1в доз-волясз п!двищии1 ефоктивкЮТь використання потужностей • коректу-ввльних елемент!в, зд!йсш1ти регулговання 1х параметр!в при зм!н! параметр!в иаьинтакення, розробити ОагатофункцЮналыц пристро! з покрщенкш енергетичтшми характеристиками,

2. Зэпротгоновацо 'матоматичну модель трифазних коректузольн-к пристроГв з Издуктивниш 1 емн1<яшш елемЭнхами на основ! матпич-но! теорП труи.олюешка. Одержано узагальнен! г-1вня>тя да? скле-

тричних складових лШШшх струм!в, цо дозболяють визначкти за-гальн! умови симетрувавня режиму I кошенсацН реактивно! потуж-ност!.

3. Розроблено методику визначэння парамвтр!в реактивних не-стаШонарних елемент!в коректувальних пристро!в з урахуваняям значень пров!дност! навантакення ! його фазового кута, цо дозволяв зд1йсш1ти корвкцИо параметра якосг! електрично! вн'ергМ.

4. Зд!йснэно парэмэтричнкй синтез схем коректувальних при-стро!в з кесгац!онаршми элементами, визначэно критерН регулю-вання параметр!в реактивних елемэнт!в при п!дключенн! зм!ннкх не-симетричних навантажень до Оудь-якоГ з л1н!йнчх напрут системи. Запропоновано п!дх!д для знаходаэння.пэрамзтр1в,зм!нних смностеа 1 1ндуктивностеИ при заданн! струму однофазного параметричного кавантак-зння рядом Фур"е, а такой для визночення умов 1х ф!з»яно! рвал!заШ1.

5. Розроблено алгоритма 1 отворено пакет програм для визна-чення параметр!в элемент 1з коректувальних пристро!в ! управл!ння нши з ко тою нормал1зац1: якост! електроевергП в системах елек-' тропостачання промислових Шдпрземств.

6. Запропоновано ! досл1даено перспекишн! схеми силових к!л п1дключення однофазних паракгтричшх навантажень до трифазноГмэ-рев1, що забезгочують зр!внавакен1сть режиму И робот;*. Новизна запропоиованих схемних розвиязк!в Шдтвердаена авторськими св!-дэцтваш-

7. Ефективн1сть теоретичних досл!даень перев!рева результатами впровадкення на л!дприемствах легко! та харчово! промисловост! 1 в ваук<?во-досл1дша установах.

Публ!кац!1 по тем! дисертац!?

т. Ярем?нко Л.В., Фзртушок И.М. Теория построения нестационарных многофазных систем с требуемыми энергетическими характеристиками.-Киев, 1990.-32 с. (Препр. / АН УССР. Ин-т электродинамики; £ 656). .

2. ПобВЕанац И.П., Врченко Е.А., Фартушок И.М. Энергетический смысл линейшх дифференциальных уравнений второго порядка с постоянными коэффициентами // Техн. электродинамика.-1990.-Л 5.-С. 107-109.

3. Ыостовяк И.В., Фартушок И.Ы. Математическая модель линейной

цепи преобразователя с активным зходным сопротивлением // Стабилизация параметров электрической энергии: Сб. науч. тр.-Киев: Ин-т электродинамики АН УССР, 1991.-е. 74-81.

4. Мостовяк И.В., Фартунок И.М., Яременко Л.В. Синтез нелинейных ксмпенсируквдх элементов // Тез. докл. IV науч.-техн. конф. "Проблема нелинейной злзктро,гвхникип.-Кйев: Ин-т »лектродана-мики АН Украины, 1992.-С. 91.

5. Мостовяк И.В., Ковский В.А.,' Фзртупок И.М. Электромагнитная и вет-ильная цепи уравновешивания реиаюв в многофазных системах с нелинейным элементами // Тез. дс/л. IV науч.-техн. конф. "Проблэш нелинейной электротехника".-Киев; Ин-т электродинамики АН Украина, 1992.-С. 116. • ,

6. Побкзаяац И.П., Фартукок И.М., Яременко Л.В. Уравновешенность и идеальность в элзктромагни'дгом полэ // Сб. "Электромеханические и шлуцрозодниновыв преобразователи электрс-энергии". -Ниев: йн-т электродинамики АН Украины, 1993.- С. 17-19. •

7. Данько A.B., Фзртупок U.M., Яременко Л.В. Условия физической реализуемости допей уравновешивания // Электромеханические и полупроводниковые преобразователи' электроэнергии: Сб. науч. тр. Киев: Ин-т электродинамики АН Украины, 1992.-С. 31-33.

3. A.c. 17S3552 СССР. Способ быстродействующей стабилизации параметров электрической анергии / Фартушок И.М. и др. // Открытия. Изсбрет.-1993.-Бюллетень Л 2.

9. A.c. 1800552 СССР. Способ быстродействующей стабилизации па-ремзтров электрической йнерпта / Фартукок И.М. я др. // Открытия. Кзобрет.-1993.-Бюллетень Л 9.

Особзстий внесок автора в друкованих роботах. В роботах И, 3-5, 7] автору налегать математичн! викладки, теоретичкий анал!з та обгрунтування результат^. Результата poöiT 12, 6] налезать авторам в однаков!й Mlpl. В роботах 18, 9) внесок автора визначе-ний дов1дками про ТЕорчу участь в створенн! винаходу.

Здобузач: ИГ,

•j^iVCi^-

■ie

f florero к . j

V

/Ц.« К.Д Jíl^ 1 /JMtHHOW, ¿

Yф ge Sn»y

¡катр.иць IIЛ? С tfßll

л

Po^i'^èQH

Р* еняння

да-дмад

X

Ви6'3'РЖ ь-

гчг;е>

(^Zptc^lnu)

С Ынець ^

Мал Л

Я-

•■Ьо-С.-

МалТЙ

тИ

т z./fy

г—

'<Lß)

Ыал.З

Мал. 4

YzZm-

Мал. 5

д*-

Бое

.1 1ЛУ

Rh fr).

UhLW J

ттгФ

Мал. S

-Ç2D

Мал. 7

Шлпясано до друху S. Ок. Мр- Форе.таор 60x84/15 Пэл1р сфоетнай. Ушвн.-друк.аркуш. i О-Об.-вад.аркуиТ;:раа ¡00 , Замовл. 203 .

Пол1граф.- д1яьк. 1нетатуту едоктроданамЬси АН Укра1нз, 252680, Ки1е-57, проспэхт Перемоги,56