CC BY
17
УДК 631.371:621.316 Б01 10.24411/2078-1318-2019-13133
Доктор техн. наук Ф.Д. КОСОУХОВ (ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected]) Канд. техн. наук М.Ю. ТЕРЕМЕЦКИЙ (ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected]) Соискатель А.Л. БОРОШНИН (ФГБОУ ВО СПбГАУ, [email protected])
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХПРОВОДНОЙ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ТРЁХФАЗНОГО ТОКА С ТРАНСФОРМАТОРНЫМИ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯМИ ЧИСЛА ФАЗ
Преподавателями и аспирантами кафедры Электроэнергетики и электрооборудования СПбГАУ разработано «Устройство передачи электрической энергии трёхфазного тока по двухпроводной линии», на которое получен патент [1]. Это устройство нами теоретически исследовано и результаты опубликованы в статьях [2, 3].
Цель данного исследования - установить работоспособность трансформаторных преобразователей числа фаз с включением фазопреобразующих элементов на низкой стороне трансформаторов, а также соответствие расчётных и опытных параметров фазопреобразующих элементов ТПЧФ-1 и ТПЧФ-2.
Материалы, методы и объекты исследования. Для проведения экспериментального исследования систем электропередачи необходимо следующее оборудование:
- силовые трёхфазные трансформаторы: повышающий и понижающий;
- четыре конденсаторные батареи;
- магнитный усилитель;
- воздушная линия электропередачи: двухпроводная и трёхпроводная;
- трёхфазное нагрузочное устройство.
Рис. 1. Общий вид магнитного усилителя
Для измерения электроэнергетических величин - специальное измерительное устройство - Энергомонитор 3.3 (четыре шт.).
Силовые трёхфазные трансформаторы, повышающий типа ТС-1 и понижающий типа ТС-2. Для определения их параметров проведены в соответствии с ГОСТ [4] опыты холостого хода и короткого замыкания. Расчёт параметров произведён по формулам [5,6].
Конденсаторные батареи. Четыре батареи набраны из отдельных косинусных конденсаторов типа ЕА номинальной мощностью 3, 4, 5, 10, 12, 5, и 15 квар.
Магнитный усилитель. Назначение: при малых значениях угла Ф = 0 - 30° нагрузки фазопреобразующим элементом трансформаторного преобразователя числа фаз (ТПЧФ) в некоторых случаях должен быть индуктивный элемент. В качестве такого элемента используется магнитный усилитель (МУ) (рис. 1).
Воздушная линия электропередачи: двухпроводная и трёхпроводная. Выполнена проводом марки СИП-4 сечением 25 мм2, длиной 370 м. При экспериментальном исследовании линии определены их параметры (полное, активное и реактивное сопротивление).
Трёхфазное нагрузочное устройство. Изготовлено из отдельных резистивных элементов общей мощностью 25 кВт.
Энергомонитор 3.3. При экспериментальном исследовании систем электропередачи измерялись различные физические величины: напряжение, ток, активная, реактивная и полная мощность, симметричные составляющие трёхфазных напряжений и токов и другие. Для этой цели мы применяли 4 Энергомонитора 3.3. Энергомонитор 3.3 - прибор для измерений электроэнергетических величин и показателей качества электрической энергии высокой точности (класс точности 0,1).
Схемы подключения прибора:
Рис. 2. Схема подключения прибора к трехфазной трехпроводной сети с помощью токоизмерительных клещей
Рис. 3. Схема подключения прибора к однофазной двухпроводной сети с помощью токоизмерительных клещей
Экспериментальное исследование двухпроводной системы электропередачи трёхфазного тока с трансформаторными преобразователями числа фаз
При экспериментальном исследовании двухпроводной системы электропередачи трёхфазного тока с ТПЧФ используются трансформаторные преобразователи числа фаз с включением фазопреобразующих элементов на низкой стороне трансформаторов: у ТПЧФ-1 - на входе трансформатора (на зажимах первичной обмотки), у ТПЧФ-2 - на выходе трансформатора (на зажимах вторичной обмотки). Что это даёт?
Дело в том, что конденсаторы изготавливаются на напряжение не более 10 кВ. Линии электропередачи применяются на напряжение 35, 110 и более киловольт. Поэтому для ТПЧФ придётся выполнять специальные конденсаторы на высокое напряжение, а это дорого! И все преимущества двухпроводной системы исчезают. Следовательно, чтобы сохранить достоинства двухпроводной системы перед трёхпроводными системами, надо применять схемы ТПЧФ с низковольтными конденсаторами, которые широко применяются для компенсации реактивной мощности.
Разработанные нами трансформаторные преобразователи числа фаз с фазопреобразующими элементами на низкой стороне трансформаторов предусматривают применение низковольтных конденсаторов (рис. 4).
На электрической схеме установки (рис. 5) изображена схема ТПЧФ-1 с конденсаторными фазопреобразующими элементами С1 и С2 на низкой стороне повышающего трансформатора. Для измерения напряжений, токов, активной, реактивной и полной мощности, а также значений ёмкостей С1 и С2 предназначены измерительные устройства Энергомонитор 3.3 №1 и №2.
К выходным зажимам ТПЧФ-1 подключена двухпроводная линия длиной 370 м, выполненная проводом марки СИП-4 сечением 25 мм2. Концы линии через Энергомонитор 3.3 №3 подключены к зажимам первичной обмотки понижающего трансформатора ТПЧФ-2 с фазопреобразующими элементами - ёмкостью Сз и индуктивностью L4. К выходным зажимам трансформатора ТПЧФ-2 подключён Энергомонитор 3.3 №4 и далее подключено трёхфазное нагрузочное устройство.
Трёхфазные асинхронные электродвигатели, имеющиеся в научно-исследовательской лаборатории, при экспериментальном исследовании двухпроводной системы электропередачи не применялись по следующей причине.
Параметры фазопреобразующих элементов (конденсаторов и магнитного усилителя) ТПЧФ зависят от величины нагрузки и соБф, которые изменяются при работе электродвигателя. Следовательно, их нельзя предварительно установить в ТПЧФ и обеспечить работу трансформаторного преобразователя. Поэтому в качестве нагрузки ТПЧФ мы применяли статическое устройство.
Рис. 4. Общий вид установки для исследования двухпроводной системы электропередачи трёхфазного тока с трансформаторными преобразователями числа фаз
ТС-1
ТС-2
К
а.
з
И
и.
л
1'.
:Сг
и'*
л
и ис
ТПЧФ-1
Л^ния
со
ю со
с. £ ? а с. е ? го
Р £ с. I* Е
С X О с X б
, ц»
и'
I.
ТГ1ЧФ-2
о. 5
53"
I
а. О
Магнитный усилитель
!■> 1 1 и
= с3 г 1 1 1 1
3-х фазная нагрузка
Рис. 5. Схема установки для исследования двухпроводной системы электропередачи трёхфазного тока
с трансформаторными преобразователями числа фаз
О £
??
о £
о о
¡3
и
'АВ
иг
со со О.
0
1 ' О ■
о. о
<75
>п
ТС-1
п со о.
о ¡«
О 5
5 2
0 л. ш
1
<75
и;
И
и
и«
Линия
п со о. о
о »
Й.
п: С1}
и.
N
Энергомонитор 3.3 №4
1
\
ТС-2
3-х фазная нагрузка
Рис. 6. Схема установки для исследования трёхфазной трёхпроводной системы электропередачи
£ $
£
л.
О $
£
о ¡з о й
Результаты исследования. Результаты измерений при экспериментальном исследовании двухпроводной системы электропередачи трёхфазного тока с ТПЧФ приведены в табл. 1.
Таблица 1. Результаты исследования двухпроводной системы электропередачи трёхфазного тока с трансформаторными преобразователями числа фаз
Место установки измерительных приборов Измеряемая величина Ед. изм. Номер опыта
1 2 3 4 5
Вход ТПЧФ-1 Энергомонитор 3.3 №1 UAB В 150,6 150,3 150,6 150,4 150,3
Uвc В 150,4 150,1 150,7 150,3 150,4
ИсЛ В 150,2 150,8 150,2 150,5 150,1
и А 5,7 10,5 18,79 22,4 25,59
1в А 5,67 9,55 15,18 18 19,5
1с А 5,97 10,5 18,5 22,5 25,3
1Л А 2,8 4,95 8 9,63 10,87
1В А 6 10,4 16,65 19,7 21,7
1С А 3 5,2 8,25 9,87 11,1
11 А 5,9 10,3 18 21,9 24
12 А 2,9 5,62 10,7 12,5 14,7
р Вт 773,5 1326 2165 2607 2896
вар -1310 -2386 -4350 -5256 -5973
8 ВА 1521 2732 4860 5870 6640
С1 установленная мкФ 123,9 221,4 380,9 469,4 524,8
С1 расчет мкФ 124,51 222,67 377,66 463,68 525,37
С2 установленная мкФ 62 115,1 221,4 261,2 305,6
С2 расчет мкФ 65,64 117,06 213,77 264,15 311,31
Выход ТПЧФ-1 Энергомонитор 3.3 №2 иЛ В 111,8 114 116,7 118,2 118,1
ив В 109,8 110,5 114 114,8 116
иС В 103,2 98,6 92 88,2 85,7
Ивс(Илн ) В 213,2 207,5 201,1 196,1 193,2
1л А 3,46 6 9,89 12 13,3
Р град 1,7 2,3 4,35 4,8 6
Р Вт 734,4 1246,5 1984,8 2335,9 2560
вар 79,3 102 154,8 199,3 274,8
8 ВА 737,4 1256 1990,8 2344 2575
Вход ТПЧФ-2 Энергомонитор 3.3 №3 иЛ В 93,7 90,8 85,4 80,7 78,5
и// ив В 102,1 95,3 86,4 81,5 78,2
и// В 88,3 94 95,8 96,6 95,6
и// В 209,6 201,5 191,5 184,2 180,2
р град 0,99 1,5 3,46 4,1 5,4
р Вт 720,6 1204,9 1877 2193 2383,5
вар 77,49 92,6 123 160 228
8 ВА 724,7 1209 1881 2200 2395,8
Продолжение таблицы 1
Место установки измерительны х приборов Измеряемая величина Ед. изм. Номер опыта
1 2 3 4 5
Выход ТПЧФ-2 Энергомонитор 3.3 №4 и: В 74,7 72,2 67,3 63,4 61,3
и! В 80,6 74,4 66,5 62,3 59,3
и: В 69,8 74 74,6 74,5 73,7
1: А 3,14 5,4 8,7 10,2 11,3
I! А 5,87 10,3 16,8 19,8 22,1
1: А 2,8 5 8,27 9,91 11,1
13 А 2,7 5,1 8,85 11,1 12,4
14 А 2,66 4,64 7,48 8,82 10
^му град 84,5 85,1 85,1 85 84,9
Р му Вт 30,3 45,3 68 82,1 88,3
0 му вар 336,1 567,1 830,6 945 1002,5
8 му ВА 337,6 568,1 832,3 949,6 1006,2
Сз установленная мкФ 62 115,1 212,4 283,2 323,1
Сз расчет мкФ 67,27 119,7 216,15 276,91 320,59
Ъ магн. усилит. установл. Ом 47,74 26,15 14,68 11,89 9,83
Ъ магн. усилит. расчет Ом 47,35 26,6 14,73 11,5 9,93
Нагрузка Энергомонитор 3.3 №4 и1аЪ В 144,1 137,6 128,6 121,9 117,8
И!: В 126,8 122,5 110,9 105,1 99,85
и: а В 116,1 120 115,7 112 108,8
I а А 2,9 5,1 8,56 10,3 11,5
1ъ А 3,1 5,1 8,19 9,6 10,5
I: А 2,48 4,45 7,25 8,7 9,65
Р Вт 640,6 1077 1630 1855 1979
вар 31,1 123,6 266 360,6 399,5
8 ВА 641,4 1083 1650 1888 2017
Ступень нагрузки 1 2 3 4 5
Экспериментальное исследование трёхфазной трёхпроводной системы электропередачи
Электрическая схема установки для экспериментального исследования трёхфазной трёхпроводной системы электропередачи представлена на рис. 6. В этой установке применяется то же электрооборудование, которое использовалось при экспериментальном исследовании двухпроводной системы электропередачи, а именно:
1) повышающий и понижающий трансформаторы ТС-1 и ТС-2;
2) вместо двухпроводной воздушной линии электропередачи применяется трёхпроводная линия длиной 370 м, выполненная проводом марки СИП-4 сечением 25 мм2;
3) узел трёхфазной нагрузки, представляющий собой трёхфазное симметричное нагрузочное устройство, изготовленное из отдельных активных элементов общей мощностью 25 кВт;
4) измерительное устройство из четырёх Энергомониторов 3.3.
Таблица 2. Результаты экспериментального исследования трёхфазной трёхпроводной
системы электропередачи
Место установки Измеряемая величина Номер опыта
измерительных приборов Ед. изм. 1 2 3 4 5
иде В 150,5 150,1 150,9 150,9 150,6
л а о Й § го иве В 150,6 150,5 150,7 150,8 150,3
Исд В 150,3 150,3 150,7 149,9 150
рансформ; ТС-1 монитор 3 1д А 3,56 5,9 9,7 11,9 13,5
1в А 3,47 5,8 9,5 11,7 13,2
1е А 3,6 5,9 9,7 11,8 13,3
ч о г р Р Вт 911 1509 2487 3013 3393
* т е н вар 204 316 550 725,7 832,9
8 ВА 934 1542 2545 3101 3493
^ а о Ь иДв В 187 185,3 184,6 183,2 182,5
<М £ гл го Иве В 186,9 185,7 184,4 183,3 181,9
ч 3 о й ^ Я ° ^ иСд В 186,4 185,2 184,4 181,9 181,5
Ю & р о т р Вт 875 1463 2410 2915 3268
ти н о вар 127 232 438 604 697,6
м ог 8 ВА 884 1481 2449 2975 3345
Линия рг е н ^ 1дл А 2,7 4,6 7,7 9,4 10,6
1вл А 2,7 4,5 7,6 9,2 10,4
1сл А 2,7 4,6 7,6 9,3 10,5
^дв В 185 181,5 177,9 175,5 173,7
л а о 3 £ и" ^ве В 185 181,8 177,9 175,5 173
Я р ГО р и" В 184,4 181,3 177,8 174,2 172,5
| н о о я р Вт 862 1423 2315 2778 3096
Я 1-ч ® Я м о & § вар 112,6 204 388 541 625
ч о г р 8 ВА 870 1438 2347 2830 3157
т е н
иа& В 146,3 143 138,7 135,4 133,7
ибс В 146,3 143,2 138,6 135,5 133,4
<М - о н В 145,8 142,8 138,4 134,4 132,8
иап В 83,7 81,6 79,2 76,6 75,7
л а о % сп и6я В 84,3 82,7 80 79 77,8
трансформат (нагрузка) ¡ргомонитор 3 и СП В 85 83,3 80,4 78,4 77,4
К А 3,2 5,6 9,5 11,6 13,2
\ А 3,2 5,5 9,3 11,4 12,97
о * е н I С А 3,2 5,5 9,3 11,4 12,92
т р Вт 813 1372 2233 2667 2964
вар 40,8 117,6 301 405 488,2
8 ВА 814,6 1376 2251 2693 3005
Ступень нагрузки 1 2 3 4 5
На входе экспериментальной установки включены три однофазных автотрансформатора типа TDGC номинальной мощностью 10 кВА каждый. С помощью этих автотрансформаторов поддерживалось на входе повышающего трёхфазного трансформатора ТС-1 напряжение 150 В при исследованиях двухпроводной и трёхпроводной систем. Величина напряжения выбрана исходя из допустимых значений токов и напряжений фазопреобразующих элементов ТПЧФ-1 и ТПЧФ-2, а также измерительного и нагрузочного устройств.
Измерения всех физических величин произведены для пяти опытов при одинаковых нагрузках в исследовании двухпроводной и трёхпроводной систем. Результаты экспериментального исследования трёхфазной трёхпроводной системы электропередачи представлены в табл. 2.
Сравнение двухпроводной системы электропередачи трёхфазного тока с трансформаторными преобразователями числа фаз и трёхфазной трёхпроводной
системы электропередачи
Определим потери мощности в электрооборудовании двухпроводной и трёхпроводной систем электропередачи по результатам измерения активных мощностей (табл. 1 и 2).
Потери мощности в ТПЧФ-1 и трансформаторе ТС-1:
AP1 Рвх1 Рвых1 •
Потери мощности в ТПЧФ-2 и трансформаторе ТС-2:
AP = P - P
2 вх2 вых2 •
Потери мощности в двухпроводной (трёхпроводной) линии:
AP = P , - P 2
л вых1 вх2 •
Суммарные потери в системе электропередачи:
EAP = AP + AP +AP
1 2 л
Мощность трёхфазной активной нагрузки измерена четвёртым Энергомонитором 3.3 (P вых2). Эту же мощность можно вычислить как разность мощности на входе установки Рвх1 и
суммарных потерь EAP . Таким образом проверяется правильность измерения мощностей всеми Энергомониторами 3.3. Расчётное значение мощности трёхфазной нагрузки приведено в табл. 3 и 4. Сравнивая результаты измерения и расчёта этой мощности, мы видим, что в обоих случаях они полностью совпадают. Следовательно, измерения активных мощностей выполнены правильно.
В табл. 3 приведены расчётные и опытные значения параметров фазопреобразующих элементов ТПЧФ-1 и ТПЧФ-2 и их расхождения. Сравнения опытных данных с расчётными показывают, что они отличаются незначительно. Максимальное расхождение составляет 8%. Следовательно, формулы расчёта параметров фазопреобразующих элементов ТПЧФ-1 и ТПЧФ-2 правильные.
В табл. 3 и 4 приведены значения напряжений в начале и конце двухпроводной и трёхпроводной линий и потери напряжения в этих линиях. На основании этих данных определено соотношение напряжений в начале линии двухпроводной и трёхпроводной
систем ил2 /илз (табл. 5). Из этой таблицы видно, что напряжение в начале линии двухпроводной системы немного больше (в 1,14 - 1,06 раза) напряжения трёхпроводной системы, что позволило увеличить передаваемую полную мощность, однако она всё равно меньше полной мощности, передаваемой по трёхпроводной системе, в 1,2 - 1,3 раза (табл. 5).
Таблица 3. Расчёт энергетических показателей в электрооборудовании двухпроводной системы с ТПЧФ
Место установки Энергомонитора Измер. величина Ед. изм. Номер опыта
1 2 3 4 5
Вход ТПЧФ-1 Р 1 вх1 Вт 773,5 1326 2165 2607 2896
Выход ТПЧФ-1 Р вых1 Вт 734,4 1246,5 1984,8 2335,9 2560
Вход ТПЧФ-2 Рвх 2 Вт 720,6 1204,9 1877 2193 2383,5
Выход ТПЧФ-2 Рвых 2 Вт 640,6 1077 1630 1855 1979
Потери ТПЧФ-1 ЛР Вт 39,1 86,1 180,2 271,1 336
Потери ТПЧФ-2 ЛР2 Вт 80 127,9 247 338 404,5
Потери в линии ЛР л Вт 13,8 41,6 107,8 142,9 176,5
Суммарные потери ЕЛР Вт 132,9 255,6 535 752 917
Мощность 3-фазной нагрузки Рвых 2 Вт 640,6 1070,4 1630 1855 1979
КПД системы п _ Рвых 2 Р 1 вх1 % 82,8 81,2 75,3 71,2 68,3
Напряжение в начале линии ив с В 213,2 207,5 201,1 196,1 193,2
Напряжение в конце линии иЦс В 209,6 201,5 191,5 184,2 180,2
Потери напряжения в 2-проводной линии лил В 3,6 6 9,6 11,9 13
% 1,69 2,89 4,77 6,07 6,7
Передаваемая по линии полная мощность с вых1 ВА 737 1256 1991 2344 2575
ТПЧФ-1
С1 расчёт С1Р мкФ 124,51 222,67 377,66 463,68 525,37
С1 опыт Сю мкФ 123,9 221,4 380,9 469,4 524,8
Расхождение (с.р -С1О).10() с 1Р % 0,49 0,57 -0,86 -1,23 0,11
С2 расчёт С2Р мкФ 65,64 117,06 213,77 264,15 311,31
С2 опыт С20 мкФ 62 115,1 221,4 2261,2 305,6
Расхождение % 5,55 1,67 -3,57 1,12 1,83
ТПЧФ-2
Сз расчёт Сзр мкФ 67,27 119,7 216,15 276,91 320,59
С3 опыт Сзо мкФ 62 115,1 212,4 283,2 323,1
Расхождение % 7,83 3,84 1,73 -2,27 -0,78
24 расчёт 24Р Ом 47,35 26,6 14,73 11,5 9,93
24 опыт 240 Ом 47,74 26,15 14,68 11,89 9,83
Расхождение % -0,82 1,69 0,34 -3,39 1,01
Таблица 4. Расчёт энергетических показателей в электрооборудовании трёхпроводной
системы
Место установки Энергомонитора Измер. величина Ед. изм. Номер опыта
1 2 3 4 5
Вход ТС-1 Р 1 вх1 Вт 911 1509 2487 3013 3393
Выход ТС-1 Р вых1 Вт 875 1463 2410 2915 3268
Вход ТС-2 Рвх2 Вт 862 1423 2315 2778 3096
Выход ТС-2 Р вых 2 Вт 813 1372 2233 2667 2964
Потери ТС-1 ЛР Вт 36 46 77 98 125
Потери ТС-2 ЛР2 Вт 49 51 82 111 132
Потери в линии ЛРл Вт 13 40 105 137 172
Суммарные потери ЕЛР Вт 98 137 264 346 429
Мощность 3-фазной нагрузки Рвых 2 Вт 813 1372 2233 2667 2964
КПД системы Р п _ вых2 _ Р 1 вх1 % 89,2 90,9 89,8 88,5 87,4
Напряжение в начале линии ив с В 186,9 185,7 184,4 183,3 181,9
Напряжение в конце линии Кс В 185 181,8 177,9 175,5 173
Потери напряжения в 3-проводной линии лил В 1,9 3,9 6,5 7,8 8,9
% 1,02 2,1 3,52 4,26 4,89
Передаваемая по линии полная мощность с вых1 ВА 884 1481 2449 2975 3345
Таблица 5. Сравнение расчётных данных двухпроводной и трёхпроводной систем электропередачи на основании измерений при экспериментальном исследовании
Измеряемая величина Букв. Ед. Номер опыта
обознач. изм. 1 2 3 4 5
Отношение напряжений в начале линии и Л 2 и Л 3 о.е. 1,14 1,12 1,09 1,07 1,06
Отношение передаваемых по линии полных мощностей о.е. 0,83 0,85 0,81 0,78 0,77
Отношение суммарных потерь мощности двухпроводной системы к потерям трёхпроводной Е 2 ЛР Е3ЛР о.е. 1,36 1,87 2,03 2,17 2,14
КПД двухпроводной системы П % 82,8 81,2 75,3 71,2 68,3
КПД трёхпроводной системы % 89,2 90,9 89,8 88,5 87,4
Примечание:
В буквенных обозначениях физических величин индекс 2 соответствует двухпроводной системе, а индекс 3 - трёхпроводной.
Что касается потерь активной мощности в двухпроводной и трёхпроводной системах электропередачи, то в этом случае следует обратиться к табл. 3 и 4. Из этих таблиц видно,
что потери мощности в линии ЛРл двухпроводной и трёхпроводной системы одинаковы.
Потери мощности в ТПЧФ-1 ( ЛР\ ) и ТПЧФ-2 ( ЛР2 ) значительно больше потерь мощности
в трансформаторе ТС-1 ( ЛР\ ) и трансформаторе ТС-2 ( ЛР2 ). Причина в том, что ТПЧФ-1 и ТПЧФ-2, выполненные на базе трансформаторов ТС-1 и ТС-2, существенно отличаются по электрической схеме. У ТПЧФ-1 вторичные обмотки, а у ТПЧФ-2 первичные обмотки, соединены последовательно, что и вызывает значительные потери в преобразователях.
Суммарные потери в двухпроводной системе электропередачи отнесённые к
суммарным потерям трёхпроводной системы ^3ЛР , в опытах 1 - 5 увеличиваются от 1,36 до
2,14 раза (табл. 5). В связи со значительными потерями в ТПЧФ коэффициент полезного действия двухпроводной системы электропередачи в 1,08 - 1,28 раза ниже трёхпроводной системы. Для повышения КПД двухпроводной системы необходимо изменить конструкцию обмоток трансформаторных преобразователей числа фаз. Выводы:
1. Теоретические разработки подтверждены экспериментальными исследованиями о возможности создания трансформаторных преобразователей числа фаз с фазопреобразующими элементами на низкой стороне трансформаторов. В этом случае при изготовлении ТПЧФ можно применять в качестве фазопреобразующих элементов низковольтные конденсаторы (до 600 В) с автоматическим регулированием ёмкости, широко применяемые в электрических сетях для компенсации реактивной мощности.
2. Передаваемая по двухпроводной линии полная мощность составляет примерно 0,8 от полной мощности трёхпроводной линии за счёт того, что напряжение в начале двухпроводной линии больше в 1,1 раза напряжения трёхпроводной линии.
3. Экспериментально установлено, что потери мощности в двухпроводной и трёхпроводной линии одинаковы за счёт повышения напряжения двухпроводной линии.
4. Суммарные потери мощности в двухпроводной системе электропередачи примерно в 2 раза больше потерь в трёхпроводной системе в связи со значительными потерями мощности в ТПЧФ. Поэтому коэффициент полезного действия двухпроводной системы электропередачи в 1,08 - 1,28 раза ниже трёхпроводной системы.
5. Для повышения КПД двухпроводной системы электропередачи до значения КПД трёхфазного силового трансформатора необходимо изменить конструкцию высоковольтных обмоток ТПЧФ-1 и ТПЧФ-2 - увеличить поперечное сечение провода обмоток или заменить материал провода обмоток (алюминий на медь).
Литература
1. Патент РФ №2532534. Устройство передачи электрической энергии трёхфазного тока по двухпроводной линии / Ф.Д. Косоухов, А.О. Филиппов, Н.В. Васильев, А.Л. Борошнин. -Б/И, 2014, №31.
2. Косоухов Ф.Д., Васильев Н.В., Борошнин А.Л., Филиппов А.О., Горбунов А.О., Теремецкий М.Ю. Двухпроводная система электропередачи трёхфазного тока // Электричество. - 2018. - №10. - С.37-44.
3. Косоухов Ф.Д. Васильев Н.В., Борошнин А.Л., Криштопа Н.Ю., Теремецкий М.Ю.
Совершенствование систем электроснабжения, удалённых от источников электроэнергии объектов АПК, с помощью двухпроводных систем с трансформаторными преобразователями числа фаз // Известия Международной академии аграрного образования. - 2018. - №41. - Том 1. - С.109-115.
4. ГОСТ 3484.1-88. Трансформаторы силовые. Методы электромагнитных испытаний // Госстандарт СССР. 30.08.1988. - № 3051. - 27 с.
5. Вольдек А.И. Электрические машины. - Л.: Энергия, 1974. 839 с.
6. Епифанов А.П., Епифанов Г.А. Электрические машины. - СПб.: Лань, 2017. - 300 с.
Literatura
1. Patent RF №2532534. Ustrojstvo peredachi elektricheskoj energii tryohfaznogo toka po dvuhprovodnoj linii / F.D. Kosouhov, A.O. Filippov, N.V. Vasil'ev, A.L. Boroshnin. - BU, 2014, №31.
2. Kosouhov F.D., Vasil'ev N.V., Boroshnin A.L., Filippov A.O., Gorbunov A.O., Teremeckij M.YU. Dvuhprovodnaya sistema elektroperedachi tryohfaznogo toka // Elektrichestvo. - 2018. -№10. - S.37-44.
3. Kosouhov F.D. Vasil'ev N.V., Boroshnin A.L., Krishtopa N.YU., Teremeckij M.YU.
Sovershenstvovanie sistem elektrosnabzheniya, udalyonnyh ot istochnikov elektroenergii ob"ektov APK, s pomoshch'yu dvuhprovodnyh sistem s transformatornymi preobrazovatelyami chisla faz // Izvestiya Mezhdunarodnoj akademii agrarnogo obrazovaniya. - 2018. - №41. -Tom 1. - S.109-115.
4. GOST 3484.1-88. Transformatory silovye. Metody elektromagnitnyh ispytanij // Gosstandart SSSR. 30.08.1988. - № 3051. - 27 s.
5. Vol'dek A.I. Elektricheskie mashiny. - L.: Energiya, 1974. 839 s.
6. Epifanov A.P., Epifanov G.A. Elektricheskie mashiny. - SPb.: Lan', 2017. - 300 s.
УДК 621.43 Б01 10.24411/2078-1318-2019-13145
Канд. техн. наук В.А. РАКОВ (ВоГУ, [email protected]) Канд. с.-х. наук В.И. ЛИТВИНОВ (Вологодская ГМХА, [email protected])
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НЕОБХОДИМОЙ МОЩНОСТИ ДВИГАТЕЛЯ
КОМБИНИРОВАННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ ТРАКТОРА
В связи с повышающимися конкурентными требованиями к сельскохозяйственной технике производители пытаются улучшить ее технические характеристики. Основные затраты при эксплуатации сельскохозяйственных машин, например тракторов, связаны с горюче-смазочными материалами и запчастями. Так, при ежедневной эксплуатации на обслуживании фермы трактором МТЗ-82 при работе по доставке кормов и для привода кормораздатчика за смену может быть израсходовано до 20 литров топлива. За год эксплуатации расходы только на топливо составят примерно 300 тыс. рублей. Помимо этого для обеспечения трактора в работоспособном состоянии потребуется запчастей и других расходных материалов еще на сотни тысяч рублей.
Двигатель, используемый в тракторе МТЗ-82, развивает мощность 58,8 кВт, при этом большую часть времени он работает на холостом ходу и, вероятнее всего, является недогруженным. В пиковых нагрузках, наоборот, требуется большая мощность и, соответственно, приходится создавать достаточный запас развиваемой двигателем мощности. Это в свою очередь приводит к увеличению расхода топлива.
В то же время существуют энергетические установки, в которых работа основного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) комбинируется с электрическим двигателем, являющимся частью трансмиссии [1]. Такие энергетические установки называют комбинированными (КЭУ) или гибридными. Среди нескольких типовых конструктивных
