Математическое и физическое моделирование электротехнических комплексов на основе каткона (катушки-конденсатора) тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.03, кандидат наук Михеев Дмитрий Владимирович
Михеев Дмитрий Владимирович
кандидат наук
2019
- Специальность ВАК РФ05.09.03
- Количество страниц 217
Оглавление диссертации кандидат наук Михеев Дмитрий Владимирович
ВВЕДЕНИЕ
1 Катушка-конденсатор (каткон) как элемент электрической цепи и основа для создания многофункциональных электротехнических устройств и комплексов
1.1 Принцип и подходы к практической реализации каткона
1.2 Анализ математических моделей каткона
1.3 Электротехнические устройства и комплексы на основе каткона
1.4 Проблема разработки многофункциональных электротехнических устройств и комплексов на базе каткона
Выводы
2 Математическое моделирование электротехнических устройств и комплексов на основе каткона
2.1 Разработка математической модели для аналитического исследования установившихся режимов работы каткона с произвольной нагрузкой
2.2 Разработка алгоритма идентификации эквивалентных параметров электротехнических устройств и комплексов на основе каткона
2.3 Разработка алгоритма расчета фильтрокомпенсирующего устройства на основе каткона с учетом нелинейной характеристики магнитопровода
2.4 Методические подходы к расчету режимов работы электротехнических устройств и комплексов на базе каткона с магнитной связью
2.5 Анализ, расчет и способы снижения потерь активной мощности в электротехнических устройствах и комплексах на базе каткона
2.6 Разработка математической модели для анализа переходных процессов в электротехнических устройствах и комплексах на основе катконе
Выводы
3 Новые функциональные схемы и физические модели электротехнических устройств и комплексов на основе каткона
3.1 Разработка функциональных схем фильтрокомпенсирующих устройств на базе каткона
3.2 Разработка функциональной схемы токоограничивающего устройства на базе каткона
3.3 Разработка функциональных схем трансформаторов на базе каткона
3.4 Разработка физических моделей электротехнических устройств и комплексов на основе каткона
Выводы
4 Физическое моделирование и экспериментальные исследования электротехнических устройств и комплексов на основе каткона
4.1 Выбор лабораторного оборудования и программного обеспечения, используемого в диссертационном исследовании
4.2 Экспериментальное исследование вольт-амперных характеристик физических моделей каткона
4.3 Определение эквивалентных параметров физических моделей каткона
4.4 Исследование частотных и нагрузочных характеристик физических моделей каткона
4.5 Моделирование установившихся режимов работы токоограничивающего и фильтрокомпенсирующего устройств на базе каткона
4.6 Экспериментальное исследование переходных процессов в физической модели каткона
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Технические данные производителя магнитопровода ПЛ 25x20x100 марки ЭТ-3407
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Магнитопровод из стали марки ЭТ-3407 в сборе для физической модели каткона №2-1
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Протокол измерений параметров и резонансных характеристик четырех опытных конденсаторов ОК-1-10 как секций каткона
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Чертежи магнитопровода и физической модели каткона №3-1 в сборе с магнитопроводом из стали марки ЭТ-3407
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Чертежи магнитопровода, катушек коррекции и физической модели каткона №3-2 в сборе с магнитопроводом из стали марки ЭТ-3409
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Пример выполнения лабораторной работы в программно-техническом комплексе DeltaProfi
ПРИЛОЖЕНИЕ Ё. Вольт-амперные характеристики двухсекционной физической модели каткона с произвольной нагрузкой
ПРИЛОЖЕНИЕ Ж. Экспериментальные зависимости изменения входного тока, входного сопротивления и тока в нагрузке, подключенной к двухсекционной физической модели каткона
ПРИЛОЖЕНИЕ З. Частотные характеристики двухсекционной физической модели каткона с реактивной нагрузкой
ПРИЛОЖЕНИЕ И. Осциллограммы кривых напряжения и тока при моделировании установившегося режима работы ФКУ на базе каткона
ПРИЛОЖЕНИЕ Й. Осциллограммы переходных процессов на выходе двухсекционной физической модели каткона при импульсном воздействии
ПРИЛОЖЕНИЕ К. Справки о внедрении результатов диссертационного исследования
Рекомендованный список диссертаций по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК
Системы стабилизации тока на основе индуктивно-емкостных преобразователей2018 год, кандидат наук Хазиева, Регина Тагировна
Повышение качества электроэнергии в электротехнических комплексах предприятий нефтедобычи гибридными фильтрокомпенсирующими устройствами2021 год, кандидат наук Зимин Роман Юрьевич
Математическое моделирование и исследование эффективности применения в электроэнергетической системе токоограничивающего реактора с подмагничиванием2018 год, кандидат наук Брилинский Андрей Станиславович
Способы снижения потерь электрической энергии электротехнического комплекса нефтегазоперерабатывающего предприятия на этапе подготовки нефти2013 год, кандидат технических наук Мваку Уэбби Мульята
Повышение качества электроэнергии активными фильтрокомпенсирующими устройствами в промышленных электротехнических комплексах с нелинейной нагрузкой и конденсаторными установками при резонансных режимах2023 год, кандидат наук Сериков Владимир Александрович
Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Математическое и физическое моделирование электротехнических комплексов на основе каткона (катушки-конденсатора)»
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Одной из важнейших задач в электроэнергетике и электротехнике является повышение эффективности, надежности и экономичности работы распределительных электрических сетей и систем электроснабжения потребителей. Достаточно пристальное внимание в этой связи уделяется решению проблем компенсации реактивной мощности и обеспечению качества электрической энергии, что определяет потребность в создании дешевых и надежных многофункциональных электротехнических комплексов с уменьшенными массогабаритными показателями. Это может быть достигнуто в результате применения принципа самокомпенсации реактивной мощности при объединении функций индуктивной катушки и конденсатора в едином электротехническом комплексе. Подобный принцип реализуется в катконе (катушке-конденсаторе) - элементе электрической цепи, обладающем одновременно двумя рабочими параметрами (индуктивностью и емкостью). В настоящее время на базе данных элементов разработаны устройства индукционного нагрева с самокомпенсацией реактивной мощности и устройства для преобразовательной техники, превосходящие аналоги, реализованные на дискретных элементах. Благодаря своей многофункциональности катконы могут быть применены и в других электротехнических устройствах и комплексах, например, в фильтрокомпенсирующих устройствах, токоограничивающих устройствах, трансформаторах, индуктивно-емкостных преобразователях и др.
Практическая реализация перечисленных электротехнических устройств требует развития теоретических положений и разработки адекватных математических моделей для корректного описания электромагнитных процессов в электрических цепях, содержащих катконы, что позволит сформировать научно обоснованный инструментарий по решению задач анализа, синтеза и диагностики электротехнических комплексов на базе катконов. С другой стороны, для оценки возможности реализации и эффективности новых схемотехнических решений для устройств и комплексов на основе каткона существует необходимость в
разработке физических моделей и проведении расчетно-экспериментальных исследований с целью оценки адекватности и корректности предлагаемых математических моделей.
Таким образом, существует потребность в математическом и физическом моделировании электротехнических комплексов на базе каткона с уменьшенными массогабаритными показателями для их практической реализации, что свидетельствует об актуальности диссертационного исследования.
Степень разработанности проблемы. Существенный вклад в исследование электромагнитных процессов и разработку математических и компьютерных моделей элементов с самокомпенсацией реактивной мощности внесли R. Reeves, P.N. Murgatroyd, L. Zhao, R.J. Kemp, N.J. Walker, A. Agrawal, C.R. Paul, M. Ehsani, J.D. van Wyk, A. Floor, А.Н. Милях, Ю.А. Кашин, Г.П. Задерей, К.С. Демирчян, Г.Г. Гусев, И.В. Волков и др. Исследованиям в области физического моделирования и практического применения элементов с самокомпенсацией реактивной мощности для создания электротехнических устройств и комплексов различного назначения (индукторы, индуктивно-емкостные преобразователи и т.д.) посвящены труды O.H. Stielau, J. Strydom, Xiaofeng Wu, С.И. Закревского, И.В. Захарова, А.Б. Кувалдина, А.Д. Ижиковой, С.Г. Конесева, Н.Ф. Андрюшина, М.М. Соколова, В.Н. Губаревича, Р.Т. Хазиевой и др. Достаточно пристальное внимание проблематике создания резонаторов, фильтров, фильтрокомпенсирующих, токоограничивающих устройств и трансформаторов на основе элементов с самокомпенсацией реактивной мощности уделяется в трудах T.C. Neugebauer, J.W. Phinney, D.J. Perreault, R. Chen, S. Coulibaly, G. Loum, K.A. Diby, П.А. Бутырина, Ф.Н. Шакирзянова.
Однако, несмотря на существенный вклад зарубежных и отечественных исследователей в решение проблем математического и физического моделирования элементов электрической цепи с самокомпенсацией реактивной мощности и наличие актуальной потребности в создании многофункциональных электротехнических комплексов с улучшенными массогабаритными показателями на их основе, в настоящее время в недостаточной степени решены проблемы
математического моделирования установившихся режимов и переходных процессов в катконах с нагрузкой, разработки функциональных схем и физических моделей фильтрокомпенсирующих, токоограничивающих устройств и трансформаторов на базе катконов, а также не в полной мере проведен комплекс теоретических и расчетно-экспериментальных исследований катконов в диапазонах низких частот. Совокупность обозначенных проблем является одним из препятствий в создании и практическом применении устройств и комплексов на их основе.
Целью диссертационного исследования является разработка математических и физических моделей электротехнических устройств и комплексов на базе каткона.
В рамках поставленной цели решаются следующие задачи:
1. Разработка математической модели каткона для анализа установившихся режимов при подключении к его выходным выводам нагрузки.
2. Разработка алгоритма идентификации эквивалентных параметров электротехнических устройств и комплексов на основе каткона.
3. Разработка алгоритма расчета фильтрокомпенсирующего устройства на базе каткона с учетом нелинейной характеристики магнитопровода с немагнитными зазорами.
4. Разработка способа снижения потерь активной мощности в электротехнических устройствах и комплексах на основе каткона.
5. Разработка математической модели для анализа переходных процессов в электротехнических устройствах и комплексах на основе каткона.
6. Разработка функциональных схем электротехнических устройств и комплексов на базе каткона, изготовление на их основе физических моделей и проведение расчетно-экспериментальных исследований.
Объектом исследования являются электротехнические устройства и комплексы на основе катушки-конденсатора (каткона).
Предметом исследования являются математические и физические модели электротехнических устройств и комплексов на основе каткона.
Научная новизна диссертационного исследования заключается в разработке математических и физических моделей для исследования и создания многофункциональных электротехнических устройств и комплексов с улучшенными массогабаритными показателями на основе каткона, предназначенных для повышения эффективности функционирования электрических сетей и систем электроснабжения потребителей.
На защиту выносятся следующие новые научные результаты, полученные лично автором:
1. Разработана математическая модель каткона для анализа установившихся режимов при подключении к его выходным выводам нагрузки с произвольным сопротивлением, основанная на применении метода эквивалентного генератора и позволяющая с учетом распределенности параметров анализировать установившиеся режимы работы каткона в широком диапазоне изменения сопротивления нагрузки и частот источника, а также устанавливать связь между входными и выходными токами и напряжениями.
2. Разработан алгоритм идентификации параметров каткона, основанный на применении резонансного метода и итерационном решении системы нелинейных алгебраических уравнений, позволяющий определять эквивалентные сосредоточенные параметры каткона, электротехнических устройств и комплексов на его основе.
3. Разработан алгоритм расчета пассивного фильтрокомпенсирующего устройства (ФКУ) на основе каткона с учетом нелинейной характеристики магнитопровода с немагнитными зазорами, позволяющий определить параметры устройства для компенсации реактивной мощности и фильтрации гармонических составляющих напряжения и устанавливать зависимость между длиной немагнитного зазора в магнитопроводе и резонансными частотами.
4. Предложен способ снижения потерь активной мощности в ФКУ на базе каткона с магнитопроводом с проводниками в виде двухзаходных намоток из фольги с переменным сечением.
5. Предложена математическая модель для анализа переходных процессов в
электротехнических устройствах и комплексах на базе каткона на основе классического метода, адекватность которой подтверждена результатами экспериментальных исследований.
6. Разработаны новые функциональные схемы фильтрокомпенсирующих, токоограничивающих устройств и трансформаторов на базе каткона с магнитопроводом и физические модели каткона, изготовленные на основе предложенных функциональных схем.
Теоретическая значимость исследования заключается в развитии теоретических положений в области изучения системных свойств электротехнических комплексов на базе каткона.
Практическая значимость исследования заключается в возможности дальнейшего прикладного применения результатов математического и физического моделирования каткона при проектировании и изготовлении многофункциональных электротехнических комплексов и систем с улучшенными массогабаритными показателями для повышения эффективности функционирования систем электроснабжения потребителей и распределительных электрических сетей.
Результаты диссертационного исследования применялись при проведении следующих завершенных научно-исследовательских работ:
• «Мониторинг и оптимизация режимов и параметров электрических цепей и систем» (грант Минобрнауки России НШ-6656.2014.8);
• «Разработка математических и физических моделей устройств ограничения токов коротких замыканий и улучшения показателей качества электрической энергии, реализованных на основе нового элемента электротехники - каткона» (научный проект РФФИ 17-08-00842 а).
Результаты диссертационного исследования внедрены и применяются в учебном процессе ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» при изучении дисциплин «Теоретические основы электротехники» (кафедра теоретических основ электротехники) и «Управление сервисно-эксплуатационной деятельностью в электрохозяйстве» (кафедра электроснабжения промышленных предприятий и
электротехнологий) в рамках подготовки бакалавров и магистров по направлению «Электроэнергетика и электротехника».
Методы и средства исследования базируются на классических положениях теоретической электротехники и методах анализа, диагностики и синтеза теории электрических цепей. При выполнении работы применялись программно-технический комплекс DeltaProfi, программные пакеты MathCAD, MATLAB/Simulink и Microsoft Office Excel.
Достоверность полученных автором результатов исследования подтверждается корректным применением общенаучных методов исследования, общепринятых положений и методов теоретической электротехники, результатами компьютерного моделирования, а также совпадением результатов теоретических расчетов и экспериментальных исследований, проведенных на сертифицированном лабораторном оборудовании. Представленные в работе выводы и рекомендации не противоречат полученным ранее результатам, содержащимся в публикациях ведущих исследователей по теме диссертации.
Область исследования. Тема диссертационного исследования соответствует области исследования паспорта специальности ВАК Минобрнауки России 05.09.03 «Электротехнические комплексы и системы»: п. 1. «Развитие общей теории электротехнических комплексов и систем, изучение системных свойств и связей, физическое, математическое, имитационное и компьютерное моделирование компонентов электротехнических комплексов и систем».
Личный вклад автора заключается в формировании основной идеи работы, определении научной проблемы, формулировке цели и задач исследования, определении пути их достижения, анализе, систематизации, обобщении, интерпретации и получении научных результатов и выводов. Непосредственно автором были разработаны математические модели каткона для анализа установившихся режимов и переходных процессов, алгоритм идентификации эквивалентных сосредоточенных параметров каткона, алгоритм расчета ФКУ на основе каткона с магнитопроводом, способ снижения потерь активной мощности в ФКУ на базе каткона, функциональные схемы и физические
модели каткона, проведены расчетно-экспериментальные исследования.
Апробация результатов исследования. Основные результаты диссертационного исследования были публично доложены:
• на 12 всероссийских и международных научных конференциях: «Электромагнитное поле и материалы (фундаментальные физические исследования)» (г. Москва, 2014-2018 гг.), «Федоровские чтения» (г. Москва, 2016-2018 гг.), «Управление качеством электрической энергии» (г. Москва, 2016 г.), «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (г. Москва, 2017 г.), «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты» (г. Алушта, 2018 г.), «Наука. Технология. Производство - 2019: Моделирование и автоматизация технологических процессов и производств, энергообеспечение промышленных предприятий» (г. Салават, 2019 г.);
• в отборочном туре (Сколково, 2017 г.) и финале (г. Москва, 2017 г.) Всероссийского конкурса инновационных проектов и разработок в сфере электроэнергетики «Энергопрорыв-2017»;
• на научно-методических семинарах кафедры теоретических основ электротехники ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» (г. Москва, 2016 г., 2019 г.), кафедры электроснабжения промышленных предприятий и электротехнологий ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ» (г. Москва, 2019 г.).
Публикации. По теме диссертации всего опубликовано 32 работы (статьи в изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России - 6; статьи, индексируемые в Scopus - 3; патенты - 5; публикации в других изданиях - 18). Общий объем публикаций - 8,4 п.л. (соискателю принадлежит 6,1 п.л.), из них 3,6 п.л. - в рецензируемых научных изданиях, рекомендованных ВАК Минобрнауки России и индексируемых в Scopus (соискателю принадлежит 2,7 п.л.).
Структура диссертации. Диссертация общим объемом 217 страниц состоит из введения, четырех глав, выводов, заключения, списка сокращений и условных обозначений, списка литературы (138 наименований), включая 86 рисунков, 30 таблиц и 12 приложений.
1 Катушка-конденсатор (каткон) как элемент электрической цепи и основа для создания многофункциональных электротехнических
устройств и комплексов
1.1 Принцип и подходы к практической реализации каткона
Катушка-конденсатор (каткон) является пассивным элементом электрической цепи, обладающим одновременно индуктивными и емкостными свойствами [26, 30, 31, 36, 76, 82]. Общий принцип построения электротехнических устройств на основе каткона, впервые описанный в трудах Р. Ривза [36, 37], П.Н. Мёргатройда [30, 31], Волкова И.В., Миляха А.Н. [109, 110], Г.П. Задерея [89], продемонстрирован на рисунке 1.1 и заключается в следующем. «Два проводника 1 и 2 длиной I изолируют друг от друга слоем диэлектрика Д, а источник питания ивх подключают к началу первого проводника Н1 и к концу второго проводника К2 (входные выводы). Выходные выводы каткона К1 и Н2 начало второго проводника и конец первого проводника) могут оставаться разомкнутыми или замкнутыми, а также к ним может быть подключена нагрузка с произвольным характером и значением сопротивления» [69].
Рисунок 1.1 - Общий принцип построения каткона
Источник: [22, 37, 39, 76, 82, 89, 90, 96, 134]
В [37, 76, 82, 89] описано, что «в результате такого подключения источника в проводниках 1 и 2 возникают токи проводимости ^(х) и /2(х), в сумме дающие входной ток /вх, а в диэлектрике между проводниками - токи смещения». Таким образом, в основе построения электротехничеких устройств и комплексов на базе каткона лежит принцип самокомпенсации реактивной мощности, так как каткон характеризуется двумя рабочими параметрами - индуктивностью и емкостью [82]. Общая характеристика электромагнитных процессов в катконе как элементе электрической цепи приведена в [42, 76, 82].
В настоящее время существует множество подходов к практической реализации индуктивных катушек с самокомпенсацией реактивной мощности, основанных на применении принципа, представленного на рисунке 1.1. Достаточно полный обзор таких подходов содержится в работах А. Фло, С.Г. Конесева и Р.Т. Хазиевой [18, 99, 134]. Среди них следует выделить следующие: «индуктивно-емкостной гибрид (катушка-конденсатор)» (Р. Ривз [36, 37], П.Н. Мёргатройд [30, 31], К.С. Демирчян, Г.Г. Гусев [82, 83]), «индукон» (А.Н. Милях и И.В. Волков [110]), «декон» (Ю.А. Кашин и др. [97]), «окон» (А.А. Гейзер, В.Л. Чехлов, Г.Л. Чехлов [47]), «спиральная полосковая линия» (С.Г. Конесев [46], «многофункциональный интегрированный электромагнитный компонент» (С.Г. Конесев, Р.Т. Хазиева [99, 118, 134]) и др.
При создании силовых электротехнических устройств и комплексов для решения ряда энергетических задач (компенсация реактивной мощности (КРМ), фильтрация высших гармоник (ВГ) электрической сети, ограничение токов короткого замыкания (КЗ) и т.д.) эффективной является конфигурация каткона, представленная на рисунке 1.2а-в [64].
В этом случае секции каткона (рисунок 1.2а), выполненные «в виде двухзаходной намотки катушки в виде сложенных вместе изолированных друг от друга пленками диэлектрика Д1 и Д2 проводников 1 и 2, располагают на немагнитном или магнитном сердечнике 3 (рисунок 1.26), что обеспечивает надежность конструкции и регулируемость его свойств и характеристик» [5, 13, 27, 36, 44, 59, 65, 71, 76, 89, 116].
Рисунок 1.2а - Секция каткона (без магнитопровода), выполненная в виде
Рисунок 1.2б - Секция каткона, состоящая из проводников 1 и 2 с
спирально скрученных листов фольги 1 входными (Н^ К2) и выходными (К^ Н2) и 2, разделенных пленками диэлектрика выводами, пленок диэлектрика Д1 и Д2, Д1 и Д2 помещенная на сердечник 3 (вид сверху
в разрезе)
Источник: разработано автором и опубликовано в [5, 6, 65, 74, 75, 80, 81]
Рисунок 1.2в - Функциональная схема двухсекционной модели электротехнического устройства на основе каткона с магнитопроводом с немагнитными зазорами с подключенными источником и нагрузкой
Источник: разработано автором и опубликовано в [4, 5, 65, 80, 111] При физической реализации двухсекционной физической модели каткона (рисунок 1.2в) секции С1 и С2, соединенные между собой последовательно согласно, располагают на двух П-образных участках магнитопровода М1 и М2, отделенных друг от друга равными по длине немагнитными зазорами НЗ.
Источник напряжения подключается к выводам Н1 секции С (проводник 1) и К2 секции С2 (проводник 2), а выводы проводников К1 (проводник 1) и Н2 (проводник 2) могут быть разомкнуты, замкнуты или к ним может быть подключена нагрузка с произвольным сопротивлением [65, 68]. Таким образом, одно техническое устройство сочетает в своей структуре функции индуктивной катушки и конденсатора. В частности, такое конструктивное исполнение каткона позволяет изменять значение его эквивалентной индуктивности, достигать необходимых резонансных частот и реализовывать различные функциональные схемы для разнообразных инженерных задач [44, 45, 46, 47, 64, 116, 117, 118, 120, 121, 122, 124, 125].
Стоит отметить, что в научных работах рассматриваются вопросы создания многосекционных устройств на базе каткона с числом проводников в каждой секции >2 (например, [104, 105]), а также с различной конфигурацией магнитопровода (например, [41]). Однако исследования и инженерная практика [100, 102, 134] свидетельствуют о том, что по критериям надежности наиболее предпочтительным является именно двухсекционный вариант устройства с П-образными участками магнитопровода.
1.2 Анализ математических моделей каткона
Вопросам математического моделирования электрических цепей с катконами уделялось достаточно пристальное внимание отечественными и зарубежными специалистами-электротехниками. Анализ литературных источников позволил определить основные типы математических моделей используемых при описании электромагнитных процессов в катконе и анализе его режимов работы, характеристика которых представлена в таблице 1.1. В таблице 1.2 приведены преимущества и недостатки этих моделей. На рисунках 1.3-1.9 изображены расчетные схемы замещения, используемые в рамках применения математических моделей каткона (таблица 1.1).
Таблица 1.1 - Общая характеристика математических моделей каткона
Источник: систематизировано автором
№ Математическая модель Авторы Краткая характеристика
1 Линейная электрическая цепь с сосредоточенными параметрами. Р. Ривз [19, 37], П.Н. Мёргатройд [29, 30]. Схемы замещения - рисунки 1.3-1.5. Осуществляется составление системы уравнений на основе известных методов теории электрических цепей и производится их решение.
2 Линейная электрическая цепь с сосредоточенными параметрами (каскадное соединение - развитие модели №1). П.Н. Мёргатройд, Н.Дж. Уокер [31]. Схема замещения формируется из п-го количества соединений схем замещений из модели №1. Осуществляется составление системы уравнений на основе известных методов теории электрических цепей и производится их решение.
3 Планарная многозвенная линейная электрическая цепь (конечное число звеньев). И.В. Захаров [90]. Схема замещения - рисунок 1.6. Осуществляется составление системы уравнений на основе законов Кирхгофа в матричной форме и осуществляется ее решение методом Гаусса с выбором главного элемента в строке.
4 Линейный эквивалентный четырехполюсник с сосредоточенными параметрами. И.В. Волков, С.И. Закревский [76]. Схема замещения - рисунок 1.7. Для схемы замещения с распределенными параметрами формируется и решается система волновых уравнений и с учетом преобразования Эйлера для гиперболических функций записываются выражения, приведенные к виду, используемому для описания четырехполюсника в A-параметрах.
5 Линейная электрическая цепь с распределенными параметрами (Multiconductor Transmission Line (MTL) model). К.С. Демирчян, Г.Г. Гусев [57, 82, 83]; А. Агроэл [1], Л. Чжао [42, 43]. Схема замещения - рисунок 1.7. Для схемы замещения с распределенными параметрами (длинной линии) формируется система волновых уравнений, решение которой представляется в аналитической форме с гиперболическими функциями.
6 Модальная макромодель. К.Р. Пол [33]. Схема замещения - рисунок 1.7 (с учетом межвитковой емкости и емкости на землю). Численное решение системы дифференциальных уравнений на основе применения метода конечных разностей во временной области (FDTD-метод).
7 Линейная и нелинейная электрическая цепь с распределенными и эквивалентными сосредоточенными параметрами (развитие модели №5). К.С. Демирчян, Г.Г. Гусев, П.А. Бутырин [57, 59, 82, 83]. Схемы замещения - рисунок 1.7. Для схемы замещения с распределенными параметрами (длинной линии) формируется система волновых уравнений, решение которой представляется в аналитической форме с гиперболическими функциями. В дальнейшем с учетом разложения гиперболических функций в ряд Маклорена и рассмотрения граничных условий для каждого из режимов относительно входных зажимов синтезируются эквивалентные схемы замещения каткона с эквивалентными сосредоточенными параметрами.
Таблица 1.2 - Преимущества и недостатки математических моделей каткона
Источник: составлено автором
№ Математическая модель Преимущества Недостатки
1 Линейная электрическая цепь с сосредоточенными параметрами. 1. Простое математическое описание и расчетно-вычислительный аппарат. 2. Отсутствие проблем при реализации компьютерного моделирования в распространенных компьютерных программах (SPICE, MATLAB, MathCAD и др.) [10, 16, 18]. 3. В случае необходимости учета нелинейных характеристик каткона могут быть применены известные методы расчета теории электрических цепей [84, 94]. 1. Неадекватны при Х=о//</, так как в этом случае не учитывают распределенность параметров [18]. 2. Адекватны в частотной области только до первой (модель Р. Ривза) или второй (модель П.Н. Мёргатройда) точки резонанса включительно, т.е. не пригодны в области высоких частот [16, 39, 42]. 3. Для повышения адекватности моделей необходимо увеличивать порядок цепи, что усложняет их и производимые вычисления, в ряде случаев не согласуется с реальной конструкцией устройства [16, 39, 42]. 4. Не учитывают межвитковую емкость и емкость на землю. 5. Не дают представления о реальных электромагнитных процессах внутри каткона.
2 Линейная электрическая цепь с сосредоточенными параметрами (каскадное соединение - развитие модели №1).
3 Планарная многозвенная линейная электрическая цепь (конечное число звеньев). 1. Простое математическое описание и расчетно-вычислительный аппарат. 2. Учитываются межвитковые емкости. 1. Предназначена только для анализа режима при разомкнутых выходных выводах каткона. 2. Сложность в расчете для всей длины проводников 1, так потенциалы учитываются только в отдельных узлах. 3. Сложность в практическом определении реальных параметров каждого витка. 4. Не учитывает нелинейные характеристики каткона. 5. Вероятна неадекватность модели при Х=о//</.
4 Линейный эквивалентный четырехполюсник с сосредоточенными параметрами. 1. Адекватность модели неоднократно подтверждена [1, 15, 33], в том числе при моделировании высокомощных преобразовательных устройств [9, 42]. 2. Возможность получения аналитического решения, модель учитывает распределение напряжений и токов вдоль проводников. 3. Обладает более высокой точностью в частотной области в сравнении с моделями с сосредоточенными параметрами [42]. 4. Позволяет анализировать сущность электромагнитных процессов внутри каткона. 5. Возможность расширения модели на количество проводников >2 без потери адекватности и точности. 6. Удобна для решения задач диагностики электрических цепей. 1. Решение не является тривиальным во временной области. 2. Сложность моделирования каткона с потерями при подключенной нагрузке. 3. Сложность моделирования переходных процессов. 4. Не учитывают межвитковую емкость и емкость на землю, содержит ряд допущений. 5. Отсутствие методик расчета нелинейных цепей и цепей с взаимной индукцией, а также идентификации параметров каткона. 6. Трудность при решении прикладных инженерных задач. 7. Сложность при реализации компьютерного моделирования [18].
Похожие диссертационные работы по специальности «Электротехнические комплексы и системы», 05.09.03 шифр ВАК
Повышение эффективности электротехнических комплексов предприятий чёрной металлургии за счёт регулируемых компенсирующих устройств2010 год, доктор технических наук Корнилов, Геннадий Петрович
Минимизация потерь электрической энергии в электротехнических комплексах химического предприятия по производству полипропилена2011 год, кандидат технических наук Рюмин, Евгений Валентинович
Разработка численно-аналитических моделей управляемых подмагничиванием шунтирующих реакторов для анализа электромагнитных процессов в нормальных и аварийных режимах электрических сетей2012 год, кандидат технических наук Карпов, Виктор Николаевич
Методики расчета установившихся режимов и компонентов локальных электротехнических комплексов повышенной частоты2016 год, кандидат наук Шадриков, Тимофей Евгеньевич
Основы теории и проектирования оптимальных фильтрокомпенсирующих устройств для преобразователей1998 год, доктор технических наук Добрусин, Леонид Александрович
Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Михеев Дмитрий Владимирович, 2019 год
/ /
ис 5 мс 10 ис 15 мс 20 мс 25 мс 30 мс 35 мс 40 мс 45 мс 50 мс 55 мс 60 мс 65 мс 70 мс 75 мс 80 мс 85 мс 90 мс 95 мс
Рисунок 4.30 - Осциллограммы п/п на входе каткона при ^н=0 (режим КЗ) Источник: получено автором в ПТК БекаРгой, опубликовано в [64]
А1 - входное напряжение и
2 в---------------------
1 в — — --------
о в------------------------
-1 в--------= =-------
-2 в--
мс 5 мс 10 мс 15 мс 20 мс 25 мс 30 мс 35 мс 40 мс 45 мс 50 мс 55 мс 60 мс 65 мс 70 мс 75 мс 80 мс 85 мс 90 мс 95 мс
А5 - входной ток I
\ Л"" \
/ \ V / \
/ \ / 1
/ \ /
/ /
,1 /
мс 5 мс 10 мс 15 мс 20 мс 25 мс 30 мс 35 мс 40 мс 45 мс 50 мс 55 мс 60 мс 65 мс 70 мс 75 мс 80 мс 85 мс 90 мс 95 мс
А1 - вводное напряжение и
мс 5 мс 10 мс 15 мс 20 мс 25 мс 30 мс 35 мс 40 мс 45 мс 50 мс 55 мс 60 мс 65 мс 70 мс 75 мс 30 мс 35 мс 90 мс 95 мс
А5 - ВХОДНОЙ ТОК I
15 мА ЮмА 5 мА ОмА -5 и А -ЮмА -15 мА-
А
г
1- у.Й'А.ии'Ц, лдлА!
мс 5 мс 10 мс 15 мс 20 мс 25 мс 30 мс 35 мс 40 мс 45 мс 50 мс 55 мс 60 мс 65 мс 70 мс 75 мс 30 мс 35 мс 90 мс 95 мс
Рисунок 4.32 - Осциллограммы п/п на входе каткона при ^н=2р=200 Ом Источник: получено автором в ПТК БекаРгой, опубликовано в [64]
Рисунок 4.34 - Осциллограммы п/п на входе каткона при (режим ХХ)
Источник: получено автором в ПТК ВеЬаРгой, опубликовано в [64]
входное напряжение и
45 мА 40 мА 35 мА 30 мА 25 мА 20 мА 15 мА 10 мА 5 мА 0 мА -5 мА -10 мА -15 мА -20 мА -25 мА -30 мА -35 мА -40 мА -45 мА
с 10 мс 20 мс 30 мс 40 мс 50 мс 60 В мс 70 ОДНОЙ ток мс 80 I мс 90 мс 100 мс 110 мс 120 мс 130
л!
1 и
ч Л /
у ц /
Л
у \
/
/
/ ч /
1 Л [
(Г
\ ш II
Л I
1 и
I
0 мс 10 мс 20 мс 30 мс 40 мс 50 мс 60 мс 70 мс 80 мс 90 мс 100 мс 110 мс 120 мс 130 мс
Рисунок 4.36 - Осциллограммы п/п на входе каткона при Сн=4,7 мкФ Источник: получено автором в ПТК DeltaProfi, опубликовано в [64]
На рисунке 4.37 представлены экспериментальная (перенесена из ПТК DeltaProfi в MathCAD с учетом масштабирования) и теоретическая (в соответствии с математической моделью анализа п/п на входе каткона из раздела 2.6) кривые входного тока при импульсном воздействии источника напряжения на вход физической модели каткона в режиме ХХ. Выражение для входного тока при включении каткона на источник с импульсным сигналом было определено на основе применения классического метода расчета переходных процессов для линейных электрических цепей: /theотy=0,03988•e-40,2г•sm(1714í) А (4^=0,038^ 40,6г^т(1787?) А). Построенные кривые (рисунок 4.37) позволяют судить об адекватности, точности и возможности применения математической модели анализа п/п на входе каткона. Результаты эксперимента и анализ полученных осциллограмм позволили определить характер и качественные особенности п/п на входе и выходе физической модели каткона, что приведено в таблице 4.9.
Рисунок 4.37 - Теоретическая и экспериментальная осциллограммы п/п на входе
каткона в режиме ХХ
Источник: получено автором в ПТК DeltaProfi, рассчитано, обработано и построено в MathCAD
Таблица 4.9 - Характеристика качественных особенностей протекания переходных процессов на входе и выходе каткона при импульсном воздействии
Источник: подготовлено автором на основе систематизации экспериментальных данных
Вид нагрузки Порядок цепи Характер п/п Особенности п/п
На входе каткона На выходе каткона
Режим КЗ Второй Апериодический. Кривая тока не изменяется скачком. Кривая тока не изменяется скачком.
Резистивная (0<Лн<2р Ом) Второй Апериодический. Кривая тока не изменяется скачком. Кривые напряжения и тока изменяются скачком.
Резистивная (Лн=2р Ом) Второй Переходной процесс на входе не наблюдается, на выходе - апериодический. Форма кривой тока идентична кривой напряжения. Кривые напряжения и тока изменяются скачком.
Резистивная (Лн>2р Ом) Второй Колебательный. Кривая тока не изменяется скачком. Кривые напряжения и тока изменяются скачком.
Режим ХХ (Ян^0) Второй Колебательный. Кривая тока не изменяется скачком. Кривая напряжения изменяется скачком.
Емкостная (Сн=3,3...82 мкФ) Третий Выражение для преходящей составляющей входного тока в общем виде: /прех=А ■ eаí• 5т(<Всв^+¥св)+В ■ ept, при этом юсв, а и р по модулю примерно одного порядка. Кривая тока не изменяется скачком. При увеличении значения Сн на входе каткона наблюдается увеличение максимального значения тока и периода свободных колебаний юсв. Кривая напряжения не изменяется скачком, кривая тока - изменяется.
Индуктивная (1н=43,3..Л30 мГн) Третий Выражение для преходящей составляющей входного тока в общем виде: /прех=А -еаЧт(Юсв?+¥св)+В -е^, при этом по модулю юсв>>а и Юсв>>Р. Кривая тока не изменяется скачком. При увеличении значения Ьн на входе каткона наблюдается увеличение максимального значения тока и периода свободных колебаний юсв. Кривая напряжения изменяется скачком, кривая тока - не изменяется.
Обозначения: А, В, ¥св (°) - постоянные интегрирования, юсв (рад/с) - циклическая частота свободных колебаний, а (с-1) и р (с-1) - коэффициент затухания и вещественный корень характеристического уравнения.
«Определим добротность колебательного контура по осциллограмме входного тока для переходного процесса в режиме ХХ (рисунок 4.38). Для этого обозначим на данной осциллограмме значения токов i0, изменяющихся по экспоненциальному закону, в момент времени t\ и t2 (рисунок 4.38)» [64].
Рисунок 4.38 - Кривая входного тока в катконе при (переходной процесс)
Источник: получено автором в ПТК БекаРтой, опубликовано в [64]
С учетом масштабных коэффициентов для осциллограммы тока (рисунок 4.38) в соответствии с (2.81) и (2.80) определим т' и [64]:
т =
'2 - '1 3,514
In Zo ('1) , 17,3 ln-
'о ( ' 2 ) 15
. П • т' п • 24,63
T св 3,514
= 24,63 мс.
= 22,01.
При исследовании ЧХ двухсекционной физической модели каткона №1 с
"5
немагнитным зазором 5в=1,2 мм (Л>1=2/3-^(у 1=4,6 Ом, £=£0-/=58,514-10" Гн, Спар=Со /=5,82 10"6 Ф, 0Спар=004=10Л0'6 См, Сщ=0 Ф) в установившимся режиме значение резонансной частоты при разомкнутых выводах К1 и Н2 составило _/0=273 Гц, а добротность ^"-21,8. Значения рассчитанных добротностей в установившемся режиме (0") и в переходном процессе (0') практически совпадают, что свидетельствует о корректности предлагаемого способа определения добротности на основе анализа кривых п/п.
151 Выводы
1. Приведено описание лабораторного оборудования и программного обеспечения, использованных при проведении экспериментальных исследований.
2. Получены опытные ВАХ физических моделей каткона при различных граничных условиях, подтверждающие возможность применения линейных математических моделей при анализе установившихся режимов и переходных процессов на входе и выходе каткона.
3. Определены эквивалентные параметры для различных физических моделей каткона, в том числе при разных значениях длины немагнитных зазоров в магнитопроводе. Экспериментально подтверждена адекватность разработанного алгоритма идентификации эквивалентных сосредоточенных параметров каткона.
4. Исследованы частотные и нагрузочные характеристики физических моделей каткона с различным значением длины немагнитных зазоров в магнитопроводе при различных граничных условиях. Подтверждена корректность разработанной математической модели анализа установившихся режимов работы каткона и установленной аналитической зависимости между резонансными частотами и длиной немагнитного зазора. Установлена принципиальная возможность реализации КРМ и фильтрации одновременно двух ВГ напряжения за счет применения четырехсекционного ФКУ на базе каткона.
5. Реализовано физическое моделирование установившихся режимов работы ТОУ и ФКУ на базе каткона. Впервые экспериментально подтверждена принципиальная возможность применения каткона для ограничения токов КЗ, КРМ и фильтрации гармонических составляющих напряжения в СЭС потребителей и электрических сетях.
6. Впервые представлены экспериментальные осциллограммы кривых тока и напряжения на входе и выходе каткона при импульсном воздействии источника напряжения. Описаны характер и особенности переходных процессов на входе и выходе каткона при различных граничных условиях и видах нагрузки. Подтверждена адекватность и корректность ранее предложенной математической модели анализа переходных процессов в электрических цепях с катконами.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В диссертационном исследовании решена задача разработки математических и физических моделей для исследования и создания многофункциональных электротехнических комплексов с улучшенными массогабаритными показателями на базе каткона, предназначенных для повышения эффективности функционирования электрических сетей и систем электроснабжения потребителей. Достижение поставленной цели представлено следующим перечнем научных результатов и положений, полученных автором:
1. Разработана математическая модель каткона для анализа установившихся режимов при подключении к его выходным выводам нагрузочного сопротивления, основанная на применении теоремы об активном двухполюснике, отличающаяся тем, что производят расчет напряжения на выходных выводах каткона в режиме холостого хода, входного сопротивления в режиме короткого замыкания для схемы с распределенными параметрами с последующим разложением в ряд Маклорена и осуществляют расчет тока между выходными выводами каткона с учетом найденных параметров эквивалентного генератора и подключенного нагрузочного сопротивления. Предложенная математическая модель позволяет анализировать установившиеся режимы каткона в широком диапазоне изменения частот источника и сопротивления нагрузки с учетом потерь и распределенности параметров каткона, а также устанавливать связь между входными и выходными токами и напряжениями на основе комплексных передаточных функций. Уточнено соотношение между напряжением питания, напряжением ХХ и добротностью колебательного контура каткона, что позволяет сделать вывод о возможном применении рассматриваемой конфигурации каткона в качестве трансформатора. Показано, что резонансные частоты в режимах ХХ и КЗ практически совпадают. Адекватность и корректность математической модели подтверждена результатами экспериментальных исследований физических моделей каткона.
2. Разработан алгоритм идентификации эквивалентных сосредоточенных
параметров каткона на основе резонансного метода, отличающийся тем, что по экспериментальным частотным характеристикам каткона определяют его добротность и начальные эквивалентные сосредоточенные параметры, формируют систему нелинейных алгебраических уравнений с учетом опытных данных и начальных параметров, осуществляют ее решение итерационным способом с учетом введенных ограничений и сравнивают полученные результаты с экспериментальными данными на предмет точности (по критерию «Минимальная погрешность»). Адекватность и корректность алгоритма подтверждена результатами экспериментальных исследований физических моделей каткона.
3. Разработан алгоритм расчета ФКУ на основе каткона с учетом нелинейной характеристики магнитопровода с немагнитными зазорами, отличающийся тем, что для реализации необходимого режима электрической сети выбирают эквивалентную схему замещения каткона с магнитопроводом, определяют и уточняют эквивалентные параметры ФКУ, необходимые для КРМ и фильтрации ВГ, производят расчет напряжений, токов и мощностей для частоты сети и высшей гармоники, осуществляют выбор и уточнение массогабаритных параметров ФКУ и устанавливают зависимость между длиной немагнитного зазора в магнитопроводе и резонансными частотами. При отклонении рассчитанных параметров ФКУ на базе каткона от необходимых может осуществляться их регулирование и настройка за счет изменения длины немагнитного зазора магнитопровода. Для решения этой задачи была осуществлена аппроксимация ОКН магнитопровода и получены выражения, устанавливающие зависимости между эквивалентной индуктивностью ФКУ, немагнитным зазором и резонансной частотой. Предложенный алгоритм апробирован на примере расчета стандартного пассивного ФКУ. При этом применение ФКУ на основе каткона потенциально позволяет сократить общую массу устройства, занимаемые площадь и объем на ~10-20% за счет исполнения конденсатора и реактора в едином техническом объекте.
4. Предложены методические подходы к расчету и анализу режимов работы
электрических цепей с магнитной связью на базе каткона. Представлена схема замещения двух гальванически не связанных катконов с магнитопроводом как цепи с распределенными параметрами, приведены аналитические решения в общем виде для данной конфигурации при равенстве и неравенстве первичных параметров катконов при наличии сильной магнитной связи между проводниками катконов. При относительно слабой магнитной связи в зависимости от степени проявления нелинейности характеристики магнитопровода предложено использовать схему замещения индуктивно связанных катконов с эквивалентными сосредоточенными параметрами на основе модели Р. Ривза.
5. Произведена классификация потерь активной мощности в системе «магнитопровод-каткон», осуществлен анализ потерь активной мощности в обмотках каткона и получены выражения, позволяющие в аналитической форме определять оптимальное соотношение значений сопротивлений на единицу длины и сечений проводников (в виде фольги) секций ФКУ на основе каткона с учетом распределенности его параметров в бигармоническом режиме. На основе этого предложен способ снижения потерь активной мощности в двухсекционном катконе с равными по длине проводниками из алюминиевой фольги при последовательно согласном соединении, отличающийся тем, что при определении потерь активной мощности учитывают распределение токов по проводникам на промышленной частоте и частоте высшей гармоники, а для снижения расхода материала проводника и снижения потерь в проводниках сечение одного из проводников секции (вывод которого не подключен к сети) уменьшают в 7 раз. Использование данного соотношения позволит снизить потери активной мощности в проводниках ФКУ на базе каткона в 4 раза.
6. Впервые предложена математическая модель для анализа переходных процессов в электротехнических устройствах и комплексах на базе каткона на основе классического метода, адекватность и корректность которой подтверждена результатами экспериментальных исследований. В рамках данной модели предложено использовать расчетные схемы замещения каткона для режимов ХХ, КЗ и произвольной нагрузки с эквивалентными сосредоточенными параметрами,
что позволяет получать аналитические решения при различных видах коммутаций на входе каткона. Показано, что в режимах ХХ, КЗ, произвольной нагрузки каткон относительно входных выводов представляется линейной электрической цепью второго и третьего порядка, к которой применимы известные методы расчета переходных процессов. Для перечисленных режимов определены корни характеристических уравнений в общем виде, в качестве примера с учетом сформулированных допущений получено аналитическое решение при подключении к входным выводам каткона источника постоянного и синусоидального напряжения. На основе полученной математической модели проведено компьютерное моделирование переходных процессов на входе каткона при воздействии источника постоянного напряжения и его замыкании накоротко, а также компьютерное моделирование работы ФКУ на базе каткона при его подключении на источник несинусоидального напряжения.
7. Разработаны новые функциональные схемы фильтрокомпенсирующих, токоограничивающих устройств и трансформаторов на базе каткона с магнитопроводом, позволяющие реализовывать принцип самокомпенсации реактивной мощности и снижать массогабаритные показатели данных устройств. На основе предложенных функциональных схем были разработаны и изготовлены физические модели каткона, использованные при исследовании вольт-амперных, частотных и нагрузочных характеристик каткона, а также при физическом моделировании и экспериментальном исследовании ТОУ и ФКУ в установившихся режимах и в переходных процессах.
Полученные результаты формируют научную новизну диссертационного исследования. Таким образом, поставленные в диссертации задачи решены, сформулированная цель достигнута. Справки, подтверждающие внедрение результатов диссертационного исследования, приведены в Приложении К.
Практическое применение полученных результатов позволит разрабатывать многофункциональные электротехнические комплексы и системы на основе каткона с улучшенными массогабаритными показателями для классов напряжения 0,4 и 6(10) кВ для повышения эффективности функционирования
СЭС потребителей и распределительных электросетей, что подтверждается результатами технико-экономического сравнения, приведенного в диссертации.
Перспективы последующей работы по теме диссертации заключаются в следующих направлениях теоретических и практических исследований:
• развитие нелинейных математических моделей для описания электромагнитных процессов в катконе, устройствах и комплексах на его основе;
• совершенствование математического инструментария и проведение экспериментальных исследований потерь активной мощности в системе «каткон-магнитопровод» с учетом потерь в стали;
• постановка и решение задач по оптимизации потерь активной мощности и массогабаритных показателей электротехнических комплексов на основе каткона с учетом критериев быстродействия, надежности и энергоэффективности;
• развитие подходов к расчету катконов с магнитной связью и трансформаторов на базе каткона и проведение экспериментальных исследований;
• развитие математических моделей для исследования переходных процессов на входе каткона с подключенной нагрузкой с учетом потерь, проведение экспериментальных исследований переходных процессов на входе каткона при синусоидальном воздействии;
• математическое моделирование переходных процессов в катконе как нелинейной электрической цепи с распределенными параметрами;
• математическое моделирование и экспериментальное исследование каткона, устройств и комплексов на его основе в рамках теории электромагнитного поля;
• разработка системы автоматизированного проектирования ФКУ и ТОУ и других электротехнических комплексов на базе каткона;
• создание прототипов электротехнических комплексов и систем на базе каткона с улучшенными массогабаритными и стоимостными показателями (например, гибридные ФКУ) для реальных условий эксплуатации с системами автоматического управления, защиты и т.д.
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
АЦП - аналого-цифровой преобразователь; АЧХ - амплитудно-частотная характеристика ВГ - высшая гармоника
ГФКУ - гребенчатая фильтрокомпенсирующая установка ДН - датчик напряжения ДТ - датчик тока
ЗНУ - зависимые начальные условия
Каткон - катушка-конденсатор
КРМ - компенсация реактивной мощности
НЗ - немагнитный зазор
НИР - научно-исследовательская работа
ННУ - независимые начальные условия
ОКН - основная кривая намагничивания
П/п - переходной процесс
ПК - персональный компьютер
ПКЭ - показатели качества электроэнергии
ПТК - программно-технический комплекс
Режим КЗ - режим короткого замыкания
Режим ХХ - режим холостого хода
РН - резонанс напряжений
РТ - резонанс токов
СНАУ - система нелинейных алгебраических уравнений
СЭС - система электроснабжения
ТОУ - токоограничивающее устройство
ФКУ - фильтрокомпенсирующее устройство
ФЧХ - фазо-частотная характеристика
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Agrawal A. Transient Response of Multiconductor Transmission Lines Excited by a Non-uniform Electromagnetic Field // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 1980. Vol. 22. № 2. pp. 119-129.
2. Alexeychik L.V., Zhokhova M.P., Mikheev D.V., Karpunina M.V. Electrotechnical laboratory: from physical experiment to virtual scenario // IV International Conference on Information Technologies in Engineering Education (Inforino 2018). October 23-26, 2018, Moscow, Russia. pp. 387-390.
3. Butyrin P.A., Gusev G.G., Mikheev D.V., Shakirzianov F.N. Algorithm of definition of parameters of Katkon - Element of optimization of electrical networks modes (Original Russian Text published in Izvestiya RAN. Energetika) // Thermal Engineering. 2015. Vol. 62. № 13. pp. 946-949.
4. Butyrin P.A., Gusev G.G., Mikheev D.V., Shakirzianov F.N. Coil Capacitor for an Inductive-Capacitive Converter (Original Russian Text published in Izvestiya RAN. Seriya Fizicheskaya) // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2018. Vol. 82. № 8. pp. 918-921.
5. Butyrin P.A., Gusev G.G., Mikheev D.V., Shakirzianov F.N. Coil-Capacitor As A Basis For Creating Efficient Devices For Distribution Power Networks // Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems - NEIS 2018. September 20-21, 2018, Hamburg, Germany. pp. 173-178.
6. Butyrin P.A., Gusev G.G., Mikheev D.V., Shakirzianov F.N. Physical Modeling of the Polyfrequency Filter-Compensating Device Based on the Capacitor-Coil (Original Russian Text published in Izvestiya RAN. Energetika) // Thermal Engineering. 2017. Vol. 64. № 13. pp. 1032-1037.
7. Butyrin P.A., Gusev G.G., Shakirzianov F.N. Optimization of parameters and modes of induction heating devices based on katkon // XVIII International UIE-Congress ELECTROTECHNOLOGIES FOR MATERIAL PROCESSING. Leibniz University, Hannover (Germany), June 6-9, 2017: Proceedings. pp. 93-98.
8. Butyrin P.A., Gusev G.G., Shakirzyanov F.N. Power quality impovement in coil-condenser. Ingenieutag, 2014.
9. Chen R. Integrated EMI Filters for Switch Mode Power Supplies // Dissertation for PhD in Electrical Engineering. Virginia Polytechnic Institute and State University, 2004.
10. Chen R., Strydom J., Van Wyk J.D. Second Order Approximation Lumped Parameter Model for Planar Integrated L-L-C-T Module // Industry Applications Conference 2002. 2002. Vol. 4. pp. 2419-2424.
11. Chen Y.-M. Passive filter design using genetic algorithms // IEEE transactions on industrial electronics. 2003. Vol. 50. No. 1. pp. 202-207.
12. Chou C.-J., Liu C-W., Lee J.-Y., Lee K-D. Optimal planning of large passive-harmonic-filters set at high voltage level // IEEE transactions on power systems. 2000. Vol. 15. No. 1. pp. 433-441.
13. Coulibaly S., Loum G., Diby K.A. Design of Integrated LC Filter Using Multilayer Flexible Ferrite Sheets // IOSR Journal of Electrical and Electronics Engineering (IOSR-JEEE). 2015. Vol. 10. № 6. pp. 35-43.
14. Das J. Passive filters - potentialities and limitations // IEEE trans. on industry applications. 2004. Vol. 40. No. 1. pp. 232-241.
15. Djordjevic A. et al. Time Domain Response of Multiconductor Transmission Lines // Proceedings of the IEEE. 1987. Vol. 75. № 6. pp. 743-764.
16. Ehsani M. et al. Computer Aided Design and Application of Integrated LC Filters // IEEE Transactions on Power Electronics. 1996. Vol. 11. № 1. pp. 182-190.
17. Ehsani M., Stielau O.H., van Wyk J.D. Integrated reactive components in power electronic circuits // IEEE Trans. Power Electron. 1993. Vol. 8. pp. 208-215.
18. Floor A. Modelling integrated passive structures for power converters // Dissertation for Master in Electrical Engineering, 2004.
19. Gerber M. et. al. Construction and Modelling of a Planar Multi-layer Electromagnetically Integrated LCCT Component // IEEE Industrial Applications Conference. 2000. pp. 3044-3050.
20. Ginn H.L., Czarnecki L.S. An optimization based method for selection of resonant harmonic filter branch parameters // IEEE transactions on power delivery. 2006. Vol. 21. No. 3. pp. 1445-1451.
21. Gusev G.G., Mikheev D.V. Mathematical and physical modeling of filter compensating device based on nonlinear circuits with quasi-distributed parameters // Applied and Fundamental Studies: Proceedings of the 8th International Academic Conference. November 29-30, 2015, St. Louis, USA. Publishing House «Science & Innovation Center», 2015. pp. 74-83.
22. Gusev G.G., Mikheev D.V., Sharkirzianov F.N. Synthesis of Katkon Equivalent Circuits // ISTET'2017: XIX International Symposium on Theoretical Electrical Engineering. July 16 - 19, 2017, Ilmenau, Germany. 2017. p. 28.
23. Hans von Mangoldt GmbH & Co. KG [Electronic source]. Mode of assess: http ://www.mangoldt.com/en/pro_kom_fil_nsp.php.
24. He N., Xu D., Huang L. The application of particle swarm optimization to passive and hybrid active power filter design // IEEE transactions on industrial electronics. 2009. Vol. 56. No. 8. 2009. pp. 2841-2851.
25. Janse Van Rensburg P. et. al. Design, prototyping, and assessment of a 3kW integrated LCT component for deployment in various resonant converters // IET Power Electronics. 2009. Vol. 2. № 5. pp. 535-544.
26. Kemp R.J., Murgatroyd P.N., Walker N.J. Self-resonance in foil inductors // Electronics Letters. 1975. Vol. 11. № 15, pp. 337-338.
27. Konesev S.G., Khazieva R.T., Kirillov R.V. The research of stabilization properties of inductive-capacitive converters based on the two-sections hybrid electromagnetic elements // 2016 Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics). 2016. pp. 1-7.
28. Kuvaldin A.B., Andryshin N.F., Zakharov I.V. Analyses of the electrical and energy parameters of a multiplayer inductor with self-compensation of reactive power // Electrical technology. 1996. №3. pp. 25-31.
29. Liu W. Alternative Structures for Integrated Electromagnetic Passives // Dissertation for PhD in Electrical Engineering. Virginia Polytechnic Institute and State University, 2006.
30. Murgatroyd P.N. Field and circuit models for the wound foil inductor // Gordon and Breach Science Publishers Ltd. 1976. Vol. 3. pp. 92-102.
31. Murgatroyd P.N., Walker N.J. Lumped-circuit model for inductor-capacitor hybrid // Electron. Lett. 1976. Vol. 12. pp. 2-3.
32. Neugebauer T.C., Phinney J.W., Perreault D.J. Filters and Components With Inductance Cancellation // IEEE Trans. on Ind. Applicat. 2004. Vol. 40. № 2. pp. 483491.
33. Paul C.R. Incorporation of Terminal Constraints in the FDTD Analysis of Transmission Lines // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 1994. Vol. 36. № 2. pp. 85-91.
34. Phinney J.W., Perreault D.J. Filters with Active Tuning for Power Applications. IEEE Trans. Power Electron. 2003. Vol. 18. № 2. pp. 636-647.
35. Phipps J. A transfer function approach to harmonic filter design // IEEE industry application magazine. 1997. pp. 68-82.
36. Reeves R. Choke-capacitor hybrid as a fluorescent-lamp ballast // Proceedings of the Institution of Electrical Engineers. 1975. Vol. 122. № 10. pp. 1151-1152.
37. Reeves R. Inductor-capacitor hybrid // Proceedings of the Institution of Electrical Engineers. 1975. Vol. 122. №11. pp. 1323-1326.
38. Rivas D., Moran L., Dixon J., Espinoza J. Improving passive filter compensation performance with active techniques // IEEE trans. on industrial electronics. 2003. Vol. 50. No. 1. pp. 161-169.
39. Stielau O. High Frequency, High Power Resonant Electronic Converter for Induction Heating // Dissertation for PhD in Electrical Engineering. Rand Afrikaans University, Jan. 1991.
40. US2010/0245008 A1 // Xiaofeng Wu, Yasuhiro Okuma, Kazuaki Mino, Fuji Electric Co., Ltd., Kawasaki-Shi (JP). Filed: Mar. 29, 2010. Prior publication data: Sep. 30, 2010. Date of patent: May 22, 2012.
41. Xiaofeng Wu, Dehong Xu, Zhiwei Weng, Yasuhiro Okuma, Kazuaki Mino. Modeling of integrated EMI filter with flexible multi-layer (FML) foils // Power Electronics and Motion Control Conference 2009. IPEMC '09. IEEE 6th International. pp. 749-755.
42. Zhao L. Generalised Frequency Plane Model of Integrated Power Electromagnetic Power Passives // Dissertation for PhD in Electrical Engineering. Virginia Polytechnic Institute and State University, 2004.
43. Zhao L., Strydom J., van Wyk J. A planar multicell structure for advanced integrated reactive power modules // IEEE Transactions on Industry Applications. 2003. Vol. 39. № 6. pp. 1656-1664.
44. А.с. 1683082 СССР. Электроиндукционное устройство, H01F27/28 // Волков И.В., Закревский С.И., Смолянский И.И.; заявитель и патентообладатель Институт электродинамики АН УССР. № 4708963/07; заявл. 22.06.1989; опубл 07.10.1991. Бюл. № 37.
45. А.с. 1457795 СССР. Устройство для индукционного нагрева // Демирчян К.С., Соколов М.М., Кувалдин А.Б., Гусев Г.Г., Андрюшин Н.Ф., Захаров И.В.; заявитель и патентообладатель МЭИ. опубл 16.05.1988. Бюл. № 5.
46. А.с. № 1492453 СССР, МПК H03K3/53. Спиральный генератор импульсов напряжения // Конесев С.Г., Мельников В.И., Осинцев С.В., Тухватуллин Р.А.; заявитель патентообладатель УАИ им. Серго Орджоникидзе. № 4261577; заявл. 15.06.1987; опубл. 07.07.1989. Бюл. № 25.
47. А.с. № 345601 СССР, МПК H03K3/335. Генератор импульсов тока // Гейзер А.А., Чехлов В.Л., Чехлов Г.Л.; заявитель и патентообладатель НИИ ядерной физики, электроники и автоматики при Томском политехническом институте им. С.М. Кирова. № 1488149/26-9; заявл. 27.10.1970; опубл. 14.07.1972. Бюл. № 22.
48. Алексейчик Л.В. и др. Цепи постоянного и синусоидального тока: лабораторный практикум по курсу «Теоретические основы электротехники // М.: Изд-во МЭИ, 2017. 128 с.
49. Алексейчик Л.В., Гостинцева Л.И., Гусев Г.Г., Жохова М.П., Илюшкина Е.А., Козьмина И.С., Любимова Г.А., Михеев Д.В., Разевиг Т.А., Титов А.А., Толчеев О.В., Шакирзянов Ф.Н. Трехфазные цепи, переходные процессы, нелинейные цепи постоянного и синусоидального тока: лабораторный практикум по курсу «Теоретические основы электротехники» // М.: Изд-во МЭИ, 2018. 152 с.
50. Алпатов М.Е. Диагностика электромагнитных параметров трансформаторов на основе методов теории электрических цепей: автореферат дисс. ... докт. техн. наук: 05.09.05. Москва, 1996. 27 с.
51. Анчарова Т.В., Гусева Н.Н. Оптимизация токов короткого замыкания с учетом требований по качеству электроэнергии // М., Издательство МЭИ, 2017. 40 с.
52. Баскаков С.И. Радиотехнические цепи с распределенными параметрами // М., Высшая школа, 1980. 152 с.
53. Беляков А.В., Васильев Р.В., Гусев Г.Г., Кужман В.В. Колебательные процессы в квазираспределённых фильтрокомпенсирующих устройствах // Материалы ХХ Международной конференции «Электромагнитное поле и материалы». Москва, Национальный исследовательский университет «МЭИ», ООО «Альянсинвест». 2012. С. 501-507.
54. Булатенко М.А. Организационный механизм и модель функционирования интегрированной системы энергетического менеджмента в электросетевом комплексе России: дис. ... канд. экон. наук: 08.00.05. Москва, 2017. 154 с.
55. Бурман А.П., Розанов Ю.К., Шакарян Ю.Г. Управление потоками электроэнергии и повышение эффективности электроэнергетических систем // М.: Издательский дом МЭИ, 2012. 336 с.
56. Бутырин П.А, Гусев Г.Г., Кужман В.В., Михеев Д.В. Синтез схем замещения каткона как элемента преобразовательной техники // Научно -технический журнал «Электропитание». 2014. №2. С. 54-55.
57. Бутырин П.А., Геворкян В.М., Гусев Г.Г., Каратаев В.В., Шакирзянов Ф.Н. и др. Лабораторный практикум по курсу «Теоретические основы
электротехники». Электромагнитное поле // Под ред. В.В. Каратаева. М., Издательство МЭИ, 2003. 160 с.
58. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Кваснюк А.А., Михеев Д.В., Шакирзянов Ф.Н. Физическое моделирование гребенчатого фильтра на основе каткона // Материалы XVII Международной конференции «Электромеханика, Электротехнологии, Электротехнические Материалы и Компоненты». Тезисы докладов. М.: Знак, 2018. С. 379-381.
59. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Кужман В.В. Математическая модель фильтрокомпенсирующего устройства на основе катушки-конденсатора // Известия РАН. Энергетика. 2014. № 2. С. 130-135.
60. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Кужман В.В., Михеев Д.В. Математическое и физическое моделирование фильтрокомпенсирующего устройства на основе каткона // Электричество. 2014. №11. С. 58-62.
61. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Кужман В.В., Михеев Д.В., Шакирзянов Ф.Н. Математическая модель фильтрокомпенсирующих устройств на основе гармонической линеаризации характеристики магнитопровода каткона // Вестник МЭИ. 2015. №5. С. 79-84.
62. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Михеев Д.В. Алгоритм расчёта фильтрокомпенсирующего устройства с магнитопроводом // Сборник трудов XV Международной конференции «Электромеханика, электротехнологии, электротехнические материалы и компоненты». Алушта, 2014. С. 266-268.
63. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Карпунина М.В., Кваснюк А.А., Шакирзянов Ф.Н. Моделирование переходных процессов в катушке-конденсаторе при импульсном воздействии // Материалы: XXVI Международная конференция «Электромагнитное поле и материалы (фундаментальные физические исследования)». М.: ИНФРА-М, 2018. С. 668-686.
64. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Карпунина М.В., Кваснюк А.А., Шакирзянов Ф.Н. Моделирование переходных процессов в катушке-конденсаторе при импульсном воздействии // Известия РАН. Энергетика. 2019. №1. С. 109-122.
65. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Сиренко В.В., Шакирзянов Ф.Н. Разработка математической модели и анализ особенностей режимов индуктивно -емкостного преобразователя на основе каткона // Вестник МЭИ. 2018. №4. С. 81 -88.
66. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Шакирзянов Ф.Н. Алгоритм определения параметров каткона - элемента оптимизации режимов электрических сетей // Известия РАН. Энергетика. 2015. №2. С. 69-75.
67. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Шакирзянов Ф.Н. Идентификация математической модели фильтрокомпенсирующего устройства на основе каткона с учетом нелинейной характеристики магнитопровода // Электричество. 2017. №10. С. 55-60.
68. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Шакирзянов Ф.Н. Катушка -конденсатор для индуктивно-емкостного преобразователя // Известия РАН. Серия физическая. 2018. Т. 82. №8. С. 1017-1022.
69. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Шакирзянов Ф.Н. Физическое моделирование поличастотного фильтрокомпенсирующего устройства на основе каткона // Известия РАН. Энергетика. 2017. №5. С. 67-74.
70. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Шакирзянов Ф.Н. Экспериментальное исследование поличастотного фильтрокомпенсирующего устройства на основе нового элемента электротехники - каткона // Управление качеством электрической энергии: сборник трудов Международной научно -практической конференции. (Москва, 23-25 ноября 2016 г.). М.: ООО «Центр полиграфических услуг «Радуга», 2017. С. 83-91.
71. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Толчеев О.В., Шакирзянов Ф.Н., Кужман В.В. Катушка-конденсатор для фильтрокомпенсирующих устройств // Известия РАН. Энергетика. 2013. №4. С. 72-74.
72. Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Шакирзянов Ф.Н., Михеев Д.В. Многофункциональный реактор // Сборник материалов XXIII международной научно-технической конференции «Силовые и распределительные трансформаторы. Реакторы. Системы диагностики». Россия, Москва, 21 -22 июня
2016 г. [Электронный ресурс]. - 1 электрон. опт. диск. (CD-ROM). - Доклад Д9 (6
с.).
73. Бутырин П.А., Шакирзянов Ф.Н., Гусев Г.Г., Михеев Д.В. Идентификация параметров элементов макромоделей магнитного диполя // Материалы XXIII Всероссийской конференции «Электромагнитное поле и материалы (фундаментальные физические исследования)» с международным участием. Москва, издательство ИНФРА-М, 2015. С. 473-481.
74. Бутырин П.А., Шакирзянов Ф.Н., Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Наумова А.А., Кольцун О.И. Катконы в трансформаторных схемах // Материалы XXIV Международной конференции «Электромагнитное поле и материалы (фундаментальные физические исследования)». Москва, Издательство ИНФРА-М, 2016. С. 434-441.
75. Бутырин П.А., Шакирзянов Ф.Н., Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Наумова А.А., Кольцун О.И. Катконы с индуктивной связью // Федоровские чтения - 2016: XLVI Международная научно-практическая конференция с элементами научной школы (Москва, 16-18 ноября 2016 г.) / под общ. ред. Б.И. Кудрина, Ю.В. Матюниной. М.: Издательский дом МЭИ, 2016. С. 239-241.
76. Волков И.В., Закревский С.И. Преобразователь с распределенными параметрами для стабилизации тока в переменной нагрузке // Электричество. 1984. №10. С. 40-43.
77. ГОСТ 32144-2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения.
78. Гусев Г.Г., Жохова М.П., Михеев Д.В., Толчеев О.В. Фильтрокомпенсирующие устройства для систем электроснабжения с двигателями с глубоким регулированием частоты вращения // Федоровские чтения - 2017: XLVII Международная научно-практическая конференция с элементами научной школы (Москва, 15-17 ноября 2017 г.) / под общ. ред. Б.И. Кудрина, Ю.В. Матюниной. М.: Издательский дом МЭИ, 2017. С. 209 -214.
79. Гусев Г.Г., Кужман В.В. Повышение эффективности фильтрокомпенсирующих устройств // Материалы VII ежегодной Международной научно-практической Конференции «Повышение эффективности энергетического оборудования - 2012». Санкт-Петербург, 2012. С. 466-474.
80. Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Карпунина М.В., Кваснюк А.А. Оптимизация параметров фильтрокомпенсирующей установки на основе каткона // Федоровские чтения - 2018: XLVIII Международная научно-практическая конференция с элементами научной школы (Москва, 14-16 ноября 2018 г.) / под общ. ред. Б.И. Кудрина, Ю.В. Матюниной. М.: Издательский дом МЭИ, 2018. С. 170-179.
81. Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Сиренко С.В. Принципиальная схема устройства ограничения токов короткого замыкания на основе каткона // Федоровские чтения - 2017: XLVII Международная научно-практическая конференция с элементами научной школы (Москва, 15-17 ноября 2017 г.) / под общ. ред. Б.И. Кудрина, Ю.В. Матюниной. М.: Издательский дом МЭИ, 2017. С. 203-209.
82. Демирчян К.С., Гусев Г.Г. Синтез схем замещения катушки индуктивности с самокомпенсацией реактивной мощности // Известия АН СССР. Сер. Энергетика и транспорт. 1987. № 2. С. 3-10.
83. Демирчян К.С., Димитренко Б.И., Гусев Г.Г., Ефременко А.Л. Анализ согласования устройств самокомпенсацией реактивной мощности // Известия АН СССР. Энергетика и транспорт. 1991. № 3. С.47-53.
84. Демирчян К.С., Нейман Л.Р., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 2. 4-е изд. СПб.: Питер, 2003. 576 с.
85. Добрусин Л.А. Фильтрокомпенсирующие устройства для преобразовательной техники // М.: НТФ «Энергопрогресс», 2003. 84 с.
86. Довгун В.П., Егоров Д.Э., Шевченко Е.С. Параметрический синтез пассивных фильтрокомпенсирующих устройств // Электротехника. 2016. № 1. С. 31-37.
87. Довгун В.П., Темербаев С.А., Егоров Д.Э., Шевченко Е.С. Компенсационные характеристики гибридных фильтров гармоник // Изв. вузов. Проблемы энергетики. 2012. № 11-12. С. 72-80.
88. Егоров Д.Э. Совершенствование методов расчета многофункциональных фильтрокомпенсирующих устройств для сетей 10-0,4 кВ: дис. ... канд. техн. наук: 05.14.02. Красноярск, 2015. 133 с.
89. Задерей Г.П. Многофункциональные магнитные радиокомпоненты // М.: Советское радио, 1980. 136 с.
90. Захаров И.В. Развитие теории, разработка методов и средств повышения эффективности индукторов с самокомпенсацией реактивной мощности: автореферат дисс. ... докт. техн. наук: 05.09.10. Алматы, 2007. 41 с.
91. Захаров И.В. Снижение потерь активной мощности в многослойном индукторе с самокомпенсацией // Ученые записки ПГУ. 2000. № 2. С. 65 -69.
92. Захаров И.В. Теория индукторов с самокомпенсацией реактивной мощности // Павлодар: ТОО НПФ ЭКО, 2005. 294 с.
93. Захарова Е.И., Ижикова А.Д., Захаров И.В., Утегулов Б.Б. Моделирование электрических катушек с самокомпенсацией реактивной мощности // Известия высших учебных заведений. Физика. 2009. Т. 52. № 12 -2. С. 51-54.
94. Зевеке Г.В., Ионкин П.А., Нетушил А.В., Страхов С.В. Основы теории цепей // М.: Энергоатомиздат, издание 5-е, перераб., 1989. 528 с.
95. Зернов Н.В., Карпов В.Г. Теория радиотехнических цепей // Л.: Энергия, 1972. 816 с.
96. Ижикова А.Д. Индукторы с самокомпенсацией реактивной мощности систем электроснабжения электротехнологического назначения: дисс. ... канд. техн. наук: 05.09.03. Челябинск, 2007. 172 с.
97. Кашин Ю.А., Сибагатуллин Р.С., Тухватуллин Р.А., Хомяков И.М. Деконные системы преобразования электромагнитной энергии // Проблемы преобразовательной техники: тез. док. Всесоюз. науч.-техн. конф. Киев, 1983. 2 с.
98. Колмаков В.О. Схемотехническое обеспечение качества электрической энергии в сетях с нелинейными электроприемниками массового применения: автореферат дисс. ... канд. техн. наук: 05.14.02. Красноярск, 2015. 20 с.
99. Конесев С.Г. Многофункциональные интегрированные элементы для управляемых систем питания устройств специального назначения: дисс. ... канд. техн. наук: 05.09.03. УАИ, 1992. 182 с.
100. Конесев С.Г., Хазиева Р.Т. Оценка показателей надежности многофункциональных интегрированных электромагнитных компонентов // Современные проблемы науки и образования. 2015. № 1-1. URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=18445 (дата обращения: 01.08.2018).
101. Конесев С.Г., Хазиева Р.Т., Кириллов Р.В. Исследование частотных характеристик двухсекционных многофункциональных интегрированных электромагнитных компонентов // Вестник УГАТУ. 2015. Т. 19. №.4 (70). C. 66 -71.
102. Конесев С.Г., Хазиева Р.Т., Кириллов Р.В., Гайнутдинов И.З., Кондратьев Э.Ю. Электромагнитная совместимость устройств на гибридных электромагнитных компонентах // Динамика систем, механизмов и машин. 2017. Том 5. №3. С. 44-52. DOI: 10.25206/2310-9793-2017-5-3-44-52.
103. Конесев С.Г., Хлюпин П.А., Кириллов Р.В., Хазиева Р.Т. Компьютерная модель системы заряда емкостного накопителя на основе индуктивно-емкостного преобразователя // Нефтегазовое дело. Электронный научный журнал. 2015. №4. С. 374-390. URL: http://ogbus.ru/issues/4_2015/ogbus_4_2015_p374-390_KonesevSG_ru.pdf.
104. Кувалдин А.Б., Андрюшин Н.Ф., Захаров И.В. Расчет электрических и энергетических параметров многослойного индуктора с самокомпенсацией реактивной мощности // Электричество. 1995. №7. С. 47-53.
105. Кувалдин А.Б., Утегулов Б.Б., Захаров И.В., Ижикова А.Д. Анализ потерь активной мощности в многослойном индукторе с самокомпенсацией реактивной мощности // Электричество. 2005. №2. С. 53-56.
106. Кулинич В.А. Индуктивно-емкостные управляемые трансформирующие устройства // Электричество. 1982. №12. С. 28-33.
107. Мартышева Ю.О., Захаров И.В. Исследование проявления поверхностного эффекта в ленточных проводниках // Наука и техника Казахстана. 2008. №3. С. 40-45.
108. Меркулов В.И. Основы конденсаторостроения // Томск: Изд-во ТПУ, 2011. 84 с.
109. Милях А.Н., Волков И.В. Системы неизменного тока на основе индуктивно-емкостных преобразователей // Киев: Наукова думка, 1974. 216 с.
110. Милях А.Н., Кубышин Б.Е., Волков И.В. Индуктивно-емкостные преобразователи источников напряжения в источники тока // Киев: изд-во Наукова думка, 1964. 299 с.
111. Михеев Д.В. Экспериментальное исследование частотных характеристик катушки-конденсатора при различных граничных условиях // Электричество. 2018. №9. С. 52-55.
112. Михеев Д.В., Наумова А.А., Кольцун О.И. Трансформаторы на основе катконов // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Двадцать третья Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов (2-3 марта 2017 г., Москва): Тез. докл. В 3 т. Т. 3. М.: Издательский дом МЭИ, 2017. С. 427.
113. Молотилов Б.В. Холоднопрокатные электротехнические стали. Справочник // М.: Металлургия, 1989. 168 с.
114. Ольшванг М.В., Рычков Е.В., Ананиашвили К.Е., Чуприков В.С. Фильтрокомпенсирующие цепи статистических компенсаторов // Электричество. 1990. №1. С. 23-29.
115. Патент 124990 Российская Федерация, МПК Н02Н 9/02 (2006.01), Н02Н 9/04 (2006.01). Шунтирующий токоограничитель // Змиева К.А., Хайро Д.А., Шульга А.Р., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО МГТУ «СТАНКИН». № 2012130814/07; заявл. 19.07.2012; опубл. 20.02.2013. Бюл. №35.
116. Патент 128033 Российская Федерация, МПК H02J 3/01 (2006.01). Фильтрокомпенсирующее устройство // Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Кужман В.В.,
Толчеев О.В., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ». № 2012145928/20; заявл. 29.10.2012; опубл. 10.05.2013. Бюл. №13.
117. Патент 155111 Российская Федерация, МПК H02J3/00 (2006.01). Фильтрокомпенсирующее устройство // Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Шакирзянов Ф.Н., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ». № 2015109593/07; заявл. 19.03.2015; опубл. 20.09.2015. Бюл. №26.
118. Патент 2585248 Российская Федерация, МПК H03H 7/00. Многофункциональный интегрированный электромагнитный компонент // Конесев С.Г.; заявитель и патентообладатель Конесев С.Г. № 2012114845/08; заявл. 13.04.2012; опубл. 27.05.2016. Бюл. № 15.
119. Патент 69311 Российская Федерация, МПК H01F 27/30 (2006.01). Устройство ограничения токов короткого замыкания // Александров Г.Н., Мареев О.В., Клименко А.В., заявитель и патентообладатель ЗАО «Промышленно-Инвестиционная Компания «Энерготраст». № 2007126362/22; заявл. 11.07.2007; опубл. 10.12.2007, Бюл. №34.
120. Патент 167845 Российская Федерация, МПК H02J 3/01 (2006.01). Фильтрокомпенсирующее устройство // Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Шакирзянов Ф.Н., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ». № 2016130355; заявл. 25.07.2016; опубл. 10.01.2017. Бюл. №1.
121. Патент 176454 Российская Федерация, МПК H02J 3/01 (2006.01). Фильтрокомпенсирующее устройство // Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Шакирзянов Ф.Н., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ». № 2017119164; заявл. 01.06.2017; опубл. 19.01.2018. Бюл. №2.
122. Патент 2690689 Российская Федерация, МПК H02J 3/01 (2006.01). Фильтрокомпенсирующая установка // Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Кваснюк А.А., Михеев Д.В., Шакирзянов Ф.Н., заявитель ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ». № 2018141885; заявл. 28.11.2018, опубл. 05.06.2019, Бюл. №16.
123. Патент 77517 Российская Федерация, МПК H02M 5/06 (2006.01). Индуктивно-емкостный преобразователь // Саенко И.В., Опре В.М., Новик А.А., Кошелев П.А., Парамонов С.В., Дозоров С.А., заявитель и патентообладатель
ГОУВПО «Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» имени В.И. Ульянова (Ленина)». № 2008118172/22; заявл. 06.05.2008; опубл. 20.10.2008. Бюл. №29.
124. Патент 2450413 Российская Федерация, МПК: H 02 M 5 06. Индуктивно-емкостной преобразователь // Конесев С.Г., Хазиева Р.Т., Конесев И.С., Нурлыгаянов А.Р., заявитель и патентообладатель Конесев С.Г. № 2010149802/07; заявл. 03.12.2010; опубл. 10.05.2012. Бюл. №13.
125. Патент 2660177 Российская Федерация, МПК H02H 9/02 (2006.01). Устройство ограничения токов короткого замыкания // Бутырин П.А., Гусев Г.Г., Михеев Д.В., Сиренко В.В., Шакирзянов Ф.Н., заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО «НИУ «МЭИ». № 2017131883; заявл. 12.09.2017, опубл. 05.07.2018. Бюл. №19.
126. Ренне В.Т. Электрические конденсаторы // 3-е издание, перераб. Л.: Энергия, 1969. 592 с.
127. Розанов Ю.К., Гринберг Р.П. Гибридные фильтры для снижения несинусоидальности тока и напряжения в системах электроснабжения // Электротехника. 2006. № 10. С. 55-60.
128. Розанов Ю.К., Рябчицкий М.В. Современные методы улучшения качества электроэнергии // Электротехника. 1999. № 4. С. 28-32.
129. Сборник задач по теоретическим основам электротехники. В 2-х т.: учебное пособие для вузов по направлениям «Электроэнергетика и электротехника», «Электроника и наноэлектроника» / П.А. Бутырин и др.; Ред. П.А. Бутырин. М.: Изд. дом МЭИ, 2012.
130. Синтез фильтрокомпенсирующих устройств для систем электроснабжения: коллективная монография // Н.П. Боярская, В.П. Довгун, Д.Э. Егоров и др.; под ред. В.П. Довгуна. Красноярск: Сиб. федер. ун -т, 2014. 192 с.
131. Сытник А.А., Ключка К.Н., Протасов С.Ю. Применение интегральных динамических моделей при решении задачи идентификации параметров электрических цепей // Известия Томского политехнического университета. 2013. Т. 322. №4. С. 103-106.
132. Темербаев С.А. Гибридные фильтрокомпенсирующие устройства для управления качеством электроэнергии в распределительных сетях: автореферат дисс. ... канд. техн. наук: 05.14.02. Красноярск, СФУ, 2013. 19 с.
133. Утегулов Б.Б., Захаров И.В., Ижикова А.Д. Резонансный режим индукторов с самокомпенсацией реактивной мощности // Павлодар: ЭКО, 2005. 139 с.
134. Хазиева Р.Т. Системы стабилизации тока на основе индуктивно -емкостных преобразователей: дисс. ... канд. техн. наук: 05.09.03. Уфа, 2018. 190 с.
135. Харкевич А.А. Основы радиотехники // ФИЗМАТЛИТ, 2007. 3-е издание. 512 с.
136. Хохлов А.В. Теоретические основы радиоэлектроники // Саратов: Изд-во Сарат. ун-та, 2005. 296 с.
137. Шакирзянов Ф.Н., Гусев Г.Г., Кужман В.В., Михеев Д.В. Экспериментальное исследование резонатора - каткона с учётом характеристики магнитопровода // Материалы XXII Международной конференции «Электромагнитное поле и материалы (фундаментальные физические исследования)». Москва, издательство Техполиграфцентр, 2014. С. 471 -482.
138. Щербаков А.Г. Идентификация параметров математических моделей электротехнических комплексов каноническими методами: дисс. ... канд. техн. наук: 05.09.03. Омск, 2002. 170 с.
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Технические данные производителя магнитопровода ПЛ 25x20x100 марки ЭТ-3407
9 ОАО «Спектр»
173003, Россия, Великий Новгород ул.Великая, д. 18
ИНН 5321036047 КПП 532101001
БИК 044959698
К/с 30101810100000000698
Р/с 40702810843020109293
11овгородское ОСБ № 8629 Великий Новгород
Заказчик О/^
Регион
Технический паспорт изделия
Магнитопровод ленточный /2$ /~ОС>уУ
изготовлен из электротехнической стали в соответствии с ГОСТ 21427.1-83, ГОСТ 21427.;' "3 и предназначен для применения в однофазных трансформаторах питания и дросселях питания радиоэлектронной аппаратуры.
Основные параметры
Частота сети Гц
и эфф. В Я
1 XX А
\У Витков
Содержание драгоценных металлов в одном изделии.
Драгоценных металлов не содержится. Содержание цветных металлов в одном изделии.
Цветных металлов не содержится.
ОС 1 21427.4-78 и
Свидетельство о приёмке.
Партия магнитопроводов 7<-»-ус'сР количестве__шт.
изготовлена по действующей технологическойдокументации в соответствии с требованиями заказчика по письму исх. № Л/С- от $4 (договор № . от_) и призвана годной к эксплуатации.
Число, месяц, год Хранение
Хранение магнитопроводов в соответствии с требованиями ГОСТ 15150-69
Гарантия изготовителя Гарантийный срок эксплуатации - 24 месяца с даты приёмки магнитопроводов.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Магнитопровод из стали марки ЭТ-3407 в сборе для физической модели
каткона №2-1
Рис. Б2. Чертеж П-образной части магнитопровода марки ЭТ-3407 для
физической модели каткона №2-1
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Протокол измерений параметров и резонансных характеристик четырех опытных конденсаторов ОК-
1-10 как секций каткона
ПРОТОКОЛ
Измерений параметров и резонансных характеристик 4-х опытных конденсаторов ОК-1-Ю с числом витков ^=152 и наружным диаметром /)=59 мм, изготовленных в соответствии с Контрактом № 12/14 от 24.10.2014 между ЗАО «Русская Технологическая Группа 2» («РТГ 2») и ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ»
Значения параметров опытных конденсаторов
№ Конденсатор Индуктивность £|Л| Индуктивность 1~2\\
1 с, мкФ с, мСм я, Ом 0. мкГн Я, Ом Ом 1§б С? мкГн я, Ом Я , Ом 1ё6
11,77 0,018 1,30 0,25 55,56 153,1 0,40 0,30 0,380 2,63 153,9 0,220 0,1 0,202 4,95
2 с, мкФ с, мСм Я, Ом в и мкГн я, Ом Ом е и мкГн я, Ом я, Ом в
11,67 0,019 1,40 0,26 52,63 150,5 0,42 0,35 0,444 2,25 151,2 0,201 0,1 0,212 4,12
3 С, мкФ tgS с, мСм Я, Ом в мкГн я, Ом Л, Ом tgд 0. ь, мкГн Я, Ом я_, Ом tgб е
11,59 0,020 1,40 0,26 50,00 154,8 0,40 0,30 0,420 2,38 155,0 0,206 0,1 0,210 4,76
4 С, мкФ С, мСм Я, Ом в 1, мкГн Я, Ом я , Ом £ мкГн я, Ом я , Ом <2
11,93 0,019 1,40 0,26 52,63 154,0 0,37 0,30 0,380 2,63 156,0 0,201 0,1 0,205 4,88
Идентификация параметров 4-х опытных конденсаторов ОК-1-Ю без магнитопровода, как секций для одного (1-го) блока ФКУ
№ /Р, кГц Л„, Ом Граничные частоты мкГн С, мкФ
/ь кГц /г, кГц
1 3,901 0,229 3,793 4,050 15,18 141,887 11,743
2 3,965 0,429 3,720 4,203 8,21 141,433 11,404
3 3,921 0,357 3,742 4,134 10,00 145,018 11,373
4 3,818 0,246 3,708 3,970 14,57 149,511 11,634
Конденсаторы прошли успешные испытания постоянным напряжением 2 кВ
Представители ЗАО «РТГ 2» Представители ФГБОУ ВПО «НИУ «МЭИ»
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Чертежи магнитопровода и физической модели каткона №3-1 в сборе с
магнитопроводом из стали марки ЭТ-3407
Мотшодал Фшипт 44
Рис. Г1. Чертеж магнитопровода марки ЭТ-3407 для физической модели каткона №3-1
Рис. Г2. Чертеж щечки для физической модели каткона №3 -1
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Чертежи магнитопровода, катушек коррекции и физической модели каткона
№3-2 в сборе с магнитопроводом из стали марки ЭТ-3409
1
г Л
------- ------- р»
V )
--160 -~ < Б
--320 --
I Злектромагнитные параметры достигается подбором пар магнитопроводов поз.1 и их подгонкой путём дополнительной шлифовки
2. На торцах полусердечникоб не допускается наличие заусенцев Напускаются фаски со сторону плоскости реза не более 0,3мм х 45'. Попускается наличие микротрещин на поверхности реза размером до 1/2 ширины ленты для средних лент сердечника и не долее 5мм от края для первой и второй внутренних или наружных лент. Общее количество микротрещин не должно превышать 4 на одном [-образном сердечнике.
I Магнитопроводы, прошедшие ОЩ маркировать вертикальной полоской, длиной не менее Юмм, на стыке половинок любой краской. 4. ЗШТРОМАЖНЫЕ ПАРАМЕТРЫ--измерительная катушка от магнитопровода НИМ 25x32 ШЪ витков провода ПЗТВ-2 диаметром 0,М; -измерительное напряжение 0зфф~Ш частотой 50Гч -ток холостого тока, 1х.х.фА.
ПРИЛОЖЕНИЕ Е. Пример выполнения лабораторной работы в программно-техническом комплексе БекаРго11
Рис. E1. Принтскрин главного меню программы DeltaProfi
Рис. E2. Принтскрин мнемосхемы из программы DeltaProfi при исследовании трехпроводной трехфазной электрической цепи в режиме КЗ фазы C [2]
Графики напряжений: AI - UaO1, А2 - UbO', A3 - UcO1; A4 - Uvar
■ -- ----- -
у ■V X
У / N у у ч
/ / N N ч _ / у \
/ / \ \ V / / \
, / / \ X ■-. / / \
к / \ ч. / \
/ ----- / \ \ / / \
N / \ X- \ / /
у-. \ \ /
/ " \ „ \ / / / ,
/ - х X у /
Ч X, X у / -—-
У / ч ч ч у
X
__ __ -
18В 16В 14В 12В 10В 8 В 6В 4 В 2 В OB -2 В -4 В -6 В -8 В -10 В -12 В -14 В -16 В -18 В
Обратите внимание, представленные выше научные тексты размещены для ознакомления и получены посредством распознавания оригинальных текстов диссертаций (OCR). В связи с чем, в них могут содержаться ошибки, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания. В PDF файлах диссертаций и авторефератов, которые мы доставляем, подобных ошибок нет.