Повернутися до бібліотеки

Вернуться в библиотеку


УДК 538.6

К ПОСТАНОВКЕ ЗАДАЧИ О ВОЗМОЖНОСТИ ФЕРРОРЕЗОНАНСА В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ГОРНЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ (УГОЛЬНЫХ ШАХТ, РАЗРЕЗОВ)

Василец С.В., студент АУП; Карась С.В., проф., д.т.н.
(Донецкий национальный технический университет, г. Донецк, Украина)


Автоматизація технологічних об’єктів та процесів. Пошук молодих. Збірник наукових праць 3-ї Міжнародної науково-технічної конференції аспірантів і студентів в м. Донецьку 14 — 15. 05. 2003 р. — Донецьк: ДонНТУ, 2003. — С.339-341.

        В промышленной практике эксплуатации распределительных энергосистем различного уровня мощности и протяженности имеют место случаи аварийных ситуаций, в основе возникновения которых лежит электроферрорезонанс. В этой связи аналитический взгляд на это явление представляет значительный интерес. Изначально следует отметить, что этот вопрос далеко не новый, в развитие теории и понимания его внесли свой вклад большое число исследователей.

        Преследуя цель выяснения физической сути и выявления факторов, параметров () и величин (), наиболее влияющих на поведение электроферрорезонансной системы как неавтономной распределительной автопараметрической колебательной системы, обратим свое внимание на учет нелинейности отдельных элементов и их диссипативность, а также зависимость от входного (питающего) напряжения и др.

        В трехфазных электроферромагнитных колебательных контурах возможно возникновение автопараметрических колебаний, в основе специфической особенности которых заметная роль может принадлежать магнитной взаимосвязанности (взаимоиндуктивности) фаз.

        В [1] отмечается, что в области возбуждения токов на основной частоте их форма такова, что имеют место высшие гармонические колебания третьего и более высокого порядка. При этом форма тока электроферромагнитного контура (элемента контура) часто носит импульсный характер. В неустойчивой области вольт(амперных характеристик (ВАХ) возбуждаются комбинационные колебания, содержащие высшие гармонические колебания третьего и более высокого порядка. Эти колебания в системе могут вызвать перенапряжения и сверхтоки, приводящие в итоге к аварии. Знание причин и условий возникновения таких режимов в трехфазных распределительных системах представляет наибольший практический интерес, т.к. позволяет:
        1) осуществить поиск способов и путей предотвращения возникновения опасных режимов;
        2) осуществить поиск и разработку способов и средств эффективной защиты от опасных колебаний в системе;
        3) обеспечить бесперебойное энергоснабжение угольных предприятий.

        Колебания, возникающие в электроферромагнитных нелинейных системах, нередко "...не поддаются анализу с позиции динамических закономерностей. Даже в простейших случаях возникновение и установление колебаний в этих системах (цепях) управляется статическими закономерностями, при этом проявляется влияние отдельных граничных условий на установление в системе процессов" [1].

        Феррорезонанс в электроферромагнитных неавтономных автоколебательных системах носит довольно сложный характер и определяется как действием внешних параметров (величин), так и наличием диссипативных явлений, характером нелинейности таких элеменов, как или же, что не исключено , , или их сочетанием. В таких случаях понятие собственной частоты как функции дифференциальной индуктивности (емкости) является достаточно сложным и собственная частота системы в различных ее состояниях различна [3].

        Действующие значения линейных и нелинейных элементов, а также резонансные кривые феррорезонансной системы могут существенно изменяться как под влиянием отдельных, так и совокупности параметров системы. Например, дифференциальной (динамической) индуктивности или подмагничивания.

        В рассматриваемом случае нас в наибольшей мере интересует явление феррорезонанса, сопровождающееся "скачком" (рис. 1).

Рисунок 1 — Резонансные кривые ; и — значения для верхних () и нижних () точек скачка; (при малых , когда и ; а при больших амплитудах () > и ) коэффициенты .

        Вынужденные колебания в электроферрорезонансном контуре с нелинейной индуктивностью (емкостью) описываются расширенным уравнением Дуффинга [2]:

  , (1)

где — коэффициент, учитывающий затухание в нелинейном неавтономном контуре.

        Ища решение (1) при принятии некоторых корректных упрощений [1], можно получить уравнение

  , (2)

        На рис. 1 в соответствии с уравнением (2) для случая представлено семейство резонансных кривых, построенных для различных .         В рассматриваемом случае изгиб резонансной оси и характер начального участка резонансных кривых обусловлен малыми значениями амплитуд ( мал). С увеличением амплитуды () эквивалентная индуктивность растет, а уменьшается, что обусловливает малые амплитуды вынужденных колебаний, т.е. имеет место эффект, аналогичный влиянию затухания (наличию диссипации), ограничивающему максимальную амплитуду вынужденных колебаний в системе.

        Исходя из (2) в неавтономном нелинейном электроферрорезонансном контуре возможно скачкообразное изменение амплитуды тока, т.е. и характеризуется областью неоднозначных значений.

        Возбуждающиеся в трехфазных электроферромагнитных колебательных контурах комбинационные колебания при определенных соотношениях параметров системы и приложенного напряжения могут сопровождаться опрокидываниями, предшествующими некоторым устойчивым режимам.

        В [1] отмечается, что возникающие комбинационные колебания характеризуются периодической перестройкой, т.е. "...система находится в одном режиме, после некоторого промежутка времени (приложенное напряжение постоянно) скачком переходит в другой режим, а оттуда — опять в первоначальный и т.д.". Этот режим может поддерживается достаточно устойчиво.

        С изменением входного (приложенного) напряжения и увеличением частоты перестройки, в системе может возникнуть режим трехкомпонентных колебаний на высших или других (основной, низшей) частотах, которые могут являться частным случаем колебаний с опрокидыванием, которые характеризуются переходом в режим больших токов.

        Целесообразно исследовать возможность и условия возникновения автопараметрических колебаний в трехфазных электроферромагнитных цепях локальных систем электроснабжения угольных шахт, включив в рассматриваемую систему линии, подстанции, начиная с напряжения 35 (110) кВ.

Перечень ссылок

  1. Рахимов Г.Р. Феррорезонанс (Автопараметрическое возбуждение электроферромагнитных цепей). — Т.: Изд-во АН Узбекистана. — 1967. — 144с.

  2. Филиппов Е. Нелинейная электротехника. Пер с нем. А.З. Кулебякина; под ред. А.Б. Тимофеева. — М.: Энергия, 1976. — 496с.
    Eugen Philippow. Nichtlineare elektrotechnik. — Leipzig. Akademische Verlagsgesellschaft. Yeest und Portig K. — Y. — 1963. — 570s.

  3. Thomson J.S. Graphical analysis of nonlinear circuits using impedance concepts. J. appl. Phys., v.24, №11, Nov., — 1953, p. 1379.

Повернутися до бібліотеки На початок статті
Вернуться в библиотеку К началу статьи