ПЗ (1228604), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Рисунок 2.1 – Структурная схема электровоза с пассивным КРМ

Компенсатор соединяется параллельно нагрузке и вторичной обмотке тягового трансформатора ТТ. В этом случаи нагрузкой является ВИП электровоза с подключённым к нему ТЭД.

2.3 Расчёт параметров компенсатора реактивной мощности

Для того что бы КРМ уменьшал реактивную мощность электровоза, необходимо рассчитать оптимальные параметры индуктивности L и ёмкости C в LC – цепочки [7].

Силовую часть компенсатора составляет пассивный LC – фильтр, он настроен на резонансную частоту 135 Гц. Во время резонанса напряжений в LC – цепи реактивные сопротивления элементов фильтра равны

, (2.1)

где – круговая частота соответствующей вышей гармоники;

L – индуктивность катушки, Гн;

С – емкость конденсатора, мФ.

Для частоты фильтр имеет минимальное сопротивление, поэтому через LC – цепь протекает максимальный ток, ограниченный только активным сопротивлением индуктивности фильтра L. При отклонении частоты от резонансной ( = ) происходит увеличение общего сопротивления LC – цепи, поскольку нарушается отношение (2.1).

Параметры LC-цепи выбираются из условия работы локомотива в номинальном режиме. Произведём расчёты параметров элементов компенсатора реактивной мощности.

Коэффициент мощности находится по формуле

, (2.2)

где P – потребляемая активная мощность, Вт;

Q – реактивная мощность, ВАр;

S – полная мощность электровоза, Вт.

Из формулы видно, что теоритически коэффициент мощности может достигать 1. Для этого необходимо добиться равенства реактивной мощности электровоза и реактивной мощности компенсатора .

Ниже представлен рисунок 2.2 на котором изображена векторная диаграмма соотношения мощностей.

Рисунок 2.2 – Векторная диаграмма соотношения мощностей

Реактивная мощность компенсатора определяется по формуле 2.3

, (2.3)

где w – круговая частота первой гармоники, Гц;

C – емкость конденсатора, мФ;

– напряжение на обкладках конденсатора, В.

Круговая частота первой гармоники определяется по формуле 2.4

, (2.4)

где f – промышленная частота, 50 Гц.

Как видно из формулы 2.2 полная мощность находится

, (2.5)

Произведя необходимые действия, выразим из формулы 2.5
реактивную мощность

. (2.6)

Из рисунка 1.8 видно, что ваттметр показывает значение активной (полезной) мощности равное кВт, а значение полной мощности S можно вычислить по формуле

, (2.7)

где U – напряжение источника питания, 25 кВ;

I – ток источника питания, А.

Подставив численные значения в формулу 2.7, получим:

Вт.

Тогда реактивная мощность электровоза, рассчитываемая по формуле 2.6, будет равна:

Вт.

Для максимальной компенсации реактивной мощности необходимо добиться равенства реактивной мощности электровоза и реактивной мощности компенсатора .

Выразим емкость С из формулы 2.3, получим

. (2.7)

Подставим в формулу 2.7 круговую частоту , получим

. (2.8)

Напряжения на обкладках конденсатора равно = 630 В. Подставим в формулу 2.8 численные значения, получим значение ёмкости для LC – цепи:

Ф = 1,37мФ.

Теперь рассчитаем значение индуктивности для катушки в LC – цепи. Из равенства 2.1 выразим индуктивность

, (2.8)

где – резонансная частота, 135 Гц.

Подставив численные значения в формулу 2.8, получим:

Г 1,0204 мГ.

Итак, после того как определили основные параметры компенсатора реактивной мощности, необходимо проверить адекватность работы КРМ, в случае правильного определения параметров, произойдёт повышение коэффициента мощности электровоза.

2.4 Проверка работоспособности компенсатора реактивной мощности

На рисунке 2.3 показана упрощенная схема электровоза переменного тока с зонно-фазовым регулирование напряжением с примененным пассивным компенсатором реактивной мощности.

Рисунок 2.3 – Схема модели электровоза с внедренным КРМ

Для получения, численного значений коэффициента мощности ( ) используем ваттметр (XWM1).

На рисунке 2.4 показан коэффициент мощности (Power Factor) исследуемой модели электровоза.

Рисунок 2.4 – Коэффициент мощности электровоза с внедренным КРМ

Как видно из рисунка, что при внедрении нерегулируемого пассивного КРМ, коэффициент мощности увеличился с 0,88 (без компенсатора) до 0,925.

Таким образом, применение КРМ является эффективным способом, позволяющим повысить коэффициент мощности электровоза, что в свою очередь снижает потери электроэнергии. Это возможно за счёт сокращения потребления реактивной мощности. Применение нерегулируемого КРМ на электровозе приводит к значительному увеличению коэффициента мощности только (номинальных) токах нагрузки, а при малых токах нагрузки к перекомпенсации [5]. Кроме этого, компенсатор не обеспечивает достаточную компенсацию высших гармонических составляющих первичного тока электровоза, генерируемые преобразователем, т. к. подключён к части вторичных обмоток тягового трансформатора электровоза с зонно-фазным регулированием напряжения.

Для того что бы избежать недокомпенсации либо прекомпенсации необходимо, что бы реактивная мощность компенсатора изменялась одновременно с и изменением реактивной мощности электровоза. Для этого необходимо организовать специальную систему управления компенсатором, речь о которой пойдет в следующих разделах.

3 РАЗРАБОТКА СТРУКТУРЫ КОМПЕНСАТОРА С ЭКТРЕМАЛЬНЫМ РЕГУЛЯТОРОМ

В современном мире, одной из важных проблем является вопрос оптимизации, так как во всех сферах деятельности, человек всегда ищет оптимальные решения.

За долгий период истории оптимизации разработано много методов, которые в большей мере связаны с объектом оптимизации, то есть опираются на сведения о структуре и природе исследуемого объекта. Например, различные вариационные принципы наименьшего действия, минимальной энергии, минимума или максимума и т. д. Возможность применения данных принципов почти целиком зависит от количества (объема) априорных сведений об объекте и требует, как правило, достаточно полной математической модели объекта. Но чаще всего именно этих сведений мало при решении практических задач, таким образом, использование данных методов сильно ограничивается иди же попросту невозможно.

В связи с данной проблемой появилась острая практическая необ­ходимость в создании универсального метода решения задач оптимизации объектов при малом количестве априор­ных сведениях об них. И таким универсальным методом является поиск, доставляющий всю информацию, которая необходима необходимую для нахождения оптимального решения. Аппаратурная реализация поисковых проце­дур привелa к созданию разнообрaзных экстремаль­ных регуляторов и оптимизаторов, а также к необходимости теоретического исследования процессов поисковой оптимизации. Так зародился раздел технической кибернетики – экстремальное управление.

В данном главе будут рассмотрены вопросы общего характера об экстремальных регуляторах и науке технической кибернетики в целом, а также вопросы по созданию экстремального регулятора, который осуществляет управление компенсатором реактивной мощности.

3.1 Общие понятия и структура управления

3.1.1 Управление

Задачей всякого управления являются организация и реализация целенаправленного воздействия на объект управления. Процесс управление представляет собой изыскания и реализации мер по переводу объекта исследования в желае­мое состояние [1].

Объектом управления – часть окружающего нас мира (среды), выделенную таким об­разом, что выполняются по крайней мере два условия:

• можно воздействовать на объект;

• такое воздействие в принципе может приблизить нас к достижению по­ставленных целей в объекте, то есть изменить состояние объекта в желательном для нас направлении.

Первым и весьма существенным эта­пом всякого управления является выделение объекта и выявление каналов взаимных воздействий X, U и Y.

Далее следует отметить, что понятие «воздействие» при решении задач управления рассматривается лишь (и только) в информационном смысле. Таким образом, мы пренебрегаем механическими и энергетическими затратами.

Цель управления ­­– совокупность условий, свойств и требований, которым должен удовлетворять объект.

Таким образом, объект управления и каналы его взаи­модействия со средой целиком и полностью определяются целями управления.

Как сказано выше, процесс управления является процессом организации, то есть реализации целена­правленного воздействия на объект. Однако сам процесс организации также целенаправлен. Он подразумевает наличие умения, способности создать целенаправленное воздействие. Эти свой­ства и определяют алго­ритм управления.

Алгоритм уп­равления является инст­рукцией о том, как добиваться целей управления в различных ситуациях.

Система управления – совокупность объекта управления и управляющего устройства, процесс взаимодействия которых приводит к выполнению поставленной цели управления (рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Блок-схема системы управления и её взаимодействие со средой

Всякое управление обязательно характеризуется четырьмя аспектами, без которых нет управления [1]:

• канал управляющего воздействия на объект U;

• каналы, по которым получается информация об объекте, необходимая для синтеза управляющего воздействия (каналы Sx и Sy);

• цель управления;

• алгоритм управления.

3.1.2 Экстремальность управления

Характеристики

Список файлов ВКР