Введение. Актуальность
темы
Цель и задачи исследования
Планируемый
практический результат
Усовершенствование фликер-модели
Вывод
Перечень
ссылок
АВТОРЕФЕРАТ
RUS | ENG
Андрушкевич Ольга Николаевна
Электротехнический факультет
Специальность: Электрические сети и системы
Тема выпускной работы:
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СОВМЕСТИМОСТЬ.
CОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ
ФЛИКЕР-МОДЕЛИ.
Руководитель: Дмитриева Елена Николаевна
Email: andrushkevich@rambler.ru
|
Введение. Актуальность
темы |
|
Введение. Актуальность темы
В
нормальных условиях в сети распределения электроэнергии возникают быстрые
колебания напряжения, вызываемые подключением и отключением различных нагрузок.
Кроме того, существует такое оборудование, потребляющее электроэнергию, где
электрический ток расходуется неравномерно, его расход меняется в зависимости от
этапов рабочего цикла
Подобные
нагрузки приводят к возникновению повторяющихся во времени изменений питающего
напряжения, называемых "флюктуациями напряжения". Вполне естественно, что на
практике эти флюктуации стараются ограничивать, удерживая их в таких пределах,
чтобы не создавать неудобства для пользователей электрической энергии.
Прибор, потребляющий электроэнергию и наиболее чувствительный к флюктуациям питающего напряжения,- это лампа накаливания, и не потому, что подобные флюктуации вызывают в ней необратимую порчу или какое-либо повреждение, а потому, что в силу флюктуаций питающего напряжения в этой лампе возникают колебания силы света, которые могут причинять неудобства тому, кто пользуется электрическим освещением.
Цель и задачи исследования
Быстрые изменения напряжения ("колебания") на зажимах ламп вызывают колебания освещенности, которые отрицательно сказываются на производительности труда и здоровье человека. Оценка последствий колебаний напряжения выполняется путем моделирования системы "лампа-зрение-мозг". В этой системе реакцию зрения Y(t) моделирует линейный взвешивающий фильтр (ВФ). Структура ВФ во фликер-модели из [1,2] обосновывалась на основании экспериментальных исследований в области частот колебаний более 0,05 Гц. При меньших частотах нормы устанавлавились из условий обеспечения пуска электродвигателей. Смешение двух разных по физике подходов представляется некорректным.
Понятие дозы фликера Рs связано с оценкой ощущения фликера S(t). Стремление к формализации исходных экспериментальных данных привело к существенному усложнению нелинейной части фликер-модели, что не препятствует развитию точных методов расчета доз фликера, но и делает использование понятия дозы фликера недоступным для широкого круга инженеров.
Основные задачи:
Планируемый практический результат
Получение усовершенствованной фликер-модели. Усовершенствование заключается во включении в уже существующую фликер-модель блока медленной адаптации. Что позволит получать достоверные сведения увеличения фликера во всем частотном диапазоне от 0,001 до 35 Гц.
Усовершенствование фликер-модели
В базовой фликер-модели из [1,2] ВФ состоит из трех линейных фильтров:
ВЧ - высоких частот с пороговой частотой 0.05 Гц, ВК - восприятия колебаний, НЧ - нижних частот с пороговой частотой 35 Гц (рис.1).
Рисунок 1. Структурная схема ВФ базовой фликер-модели Фильтр ВЧ представляет собой реальное дифференцирующее звено 1 с параметром Тв=3,1831 с и передаточной функцией
В фильтр ВК входят следующие звенья: 2 - колебательное с коэффициентом передачи k=1,74802 и постоянным времени Тк1=0,015418 с, Тк2=0,017385 с, 3 - форсирующее с Тф=0,069811 с, 4 и 5 - апериодические (инерционное) первого порядка с Тн1=0,12989 с и Тн2=0,007267 с, 6 - дифференцирующее с постоянной времени Тк2. Передаточная функция фильтра ВК
Фильтр нижних частот 7 представляет собой фильтр Батерворта с постоянной времени Тб1=0,0023537 с, Тб2=0,004573 с, Тб3=0,0064308, ТБ4=0,0087849 с и передаточной функцией
И передаточной функции ВФ
соответствует амплитудно-частотная функция (АЧФ), представленная на рис.2 кривой 1.
Рисунок2. АЧФ взвешивающих фильтров Частота колебаний в Гц в 120 раз меньше частоты колебаний в 1/мин. Максимум АЧФ, равный единице, достигается при резонансной частоте 8,85 Гц.
Наличие в ВФ звена 1 приводит к тому, что кривая 1 на рисунке 2 при малых частотах обращается в нуль. Тем самым предполагается, что при малых частотах фликер-эффект отсутствует. Однако это противоречит физиологии зрения.
Для ее реализации к звену добавим инерционное звено 9 (рис.3) с передаточной функцией 1/(Тк2s+1).
Рисунок3.Структурная схема предлагаемого ВФ
Одновременно, для сохранения существующей АЧФ в области больших частот, введем фокусирующее звено 10 с постоянной времени Тк2. При больших частотах медленная адаптация сказывается мало, поэтому АЧФ практически не изменяется, так как произведение передаточных функций звеньев 9 и 10 равно единице. Медленная адаптация моделируется звеном 11 и передаточной функцией [3].
где ka2=0.09 b Ta2=70 c.
Соответствующая АЧФ дается кривой 2 на рис.2. При частотах более 3 Гц она практически совпадает с кривой 1.
Учет медленной адаптации позволяет расширить область применимости фликер-модели до частот 0,0001 Гц и избежать неоправданного занижения требований к ЭМС в области частот менее 3 Гц.
Передаточным функциям для существующего ВФ и ВФ с блоком "медленной" адаптации соответствуют дифференциальные уравнения 11 порядка. Для их решения целесообразно использовать метод парциальных реакций [8], суть которого заключается в эквивалентной замене исходного ВФ одиннадцатью параллельно включенными инерционными звеньями. Метод дает аналитическое решение в конечном виде для колебаний напряжения любого вида, чем исключаются погрешности численного интегрирования уравнений.
Вывод Оценка доз фликера напряжения для стандартной лампы не может распространяться на другие виды ламп. Для обеспечения достоверности оценок ЭМС необходимо во фликер-модель ввести модели разных ламп, а в инженерных расчетах достаточно использовать коэффициенты пересчета. Литература
Причина этого принципиального недостатка существующей фликер-модели кроется в том, что АЧХ устанавливалась по данным опроса испытуемых об их субьективных реакциях на колебания освещенности. При таком подходе можно получить надежные результаты лишь в области высоких частот, где основное значение имеет "быстрая" адаптация зрения. Обусловленная электрическими процессами в мозгу, она вызывает заметные субьективные ощущения у человека. Напротив, при низких частотах определяющей является "медленная " адаптация, связанная с фотохимическими процессами. Ее действие примерно в 10 раз слабее, поэтому субьективные ощущения проявляются слабо, хот обьективно фликер-эффект существует.
Для распространения применимости фликер-модели на область частот ниже 0,05 Гц предлагается учесть явление медленной адаптации. Поскольку оба вида адаптации действуют совместно, в ВФ необходимо выделить звено быстрой адаптации и параллельно ему включить звено медленной адаптации. Звено 1 при этом исключается из рассмотрения. Быстрая адаптация моделируется реальным дифференцирующем звеном с постоянной времени Та1, которая составляет десятки миллисекунд. Примем, что Та1=Тк2(0,016 с - в [3]). В случае передаточная функция
Изменение структуры ВФ дает новую АЧФ, максимум Аam, которой отличается от единицы. В связи с этим необходимо ввести множитель 1/Аam. Получим выражение для передаточной функции предлагаемого ВФ. Нормированный множитель находится из условия равенства единице АЧФ при резонансной частоте.
Задачи оценки фликера по физиологическому воздействию на человека и по условиям запуска двигателей необходимо разделить. Понятие дозы фликера распространяется на область низких частот колебаний путем учета явления медленной адаптации зрения. Для этого во взвешивающем фильтре выделяется блок быстрой адаптации зрения, параллельно которому добавляется блок медленной адаптации.
Существующая процедура измерения и расчета доз фликера представляется собой неоправданно сложной. Целесообразно от оценки дискомфорта человека перейти к обьективной оценке утомления человека по дозе напряжения.
ДонНТУ> Портал магистров ДонНТУ> Библиотека
| Ссылки
| Отчет о
поиске | Ялта 2007