Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации

В статье предложен метод модификации параметров многоконтурных испытательных устройств при их переводе в новый режим эксплуатации. Показана применимость метода для испытательных устройств с активно-индуктивной нагрузкой....

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2009
Автор: Петков, А.А.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут технічних проблем магнетизму НАН України 2009
Назва видання:Електротехніка і електромеханіка
Теми:
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143260
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации / А.А. Петков // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 6. — С. 63-66. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-143260
record_format dspace
spelling irk-123456789-1432602018-10-28T01:23:26Z Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации Петков, А.А. Техніка сильних електричних та магнітних полів В статье предложен метод модификации параметров многоконтурных испытательных устройств при их переводе в новый режим эксплуатации. Показана применимость метода для испытательных устройств с активно-индуктивной нагрузкой. У статті запропоновано метод модифікації параметрів багатоконтурних випробувальних пристроїв при їхньому переведенні в новий режим експлуатації. Показано застосування методу для випробувальних пристроїв з активно- індуктивним навантаженням. In the article, a parameter modification method for multiloop test devices under their switching to a new operation mode is introduced. The method applicability for test devices with an active-reactive load is shown. 2009 Article Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации / А.А. Петков // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 6. — С. 63-66. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 2074-272X http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143260 621.31 ru Електротехніка і електромеханіка Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Техніка сильних електричних та магнітних полів
Техніка сильних електричних та магнітних полів
spellingShingle Техніка сильних електричних та магнітних полів
Техніка сильних електричних та магнітних полів
Петков, А.А.
Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации
Електротехніка і електромеханіка
description В статье предложен метод модификации параметров многоконтурных испытательных устройств при их переводе в новый режим эксплуатации. Показана применимость метода для испытательных устройств с активно-индуктивной нагрузкой.
format Article
author Петков, А.А.
author_facet Петков, А.А.
author_sort Петков, А.А.
title Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации
title_short Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации
title_full Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации
title_fullStr Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации
title_full_unstemmed Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации
title_sort модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации
publisher Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
publishDate 2009
topic_facet Техніка сильних електричних та магнітних полів
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143260
citation_txt Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации / А.А. Петков // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 6. — С. 63-66. — Бібліогр.: 11 назв. — рос.
series Електротехніка і електромеханіка
work_keys_str_mv AT petkovaa modifikaciâparametrovispytatelʹnyhustrojstvpriperevodeihvnovyjrežimékspluatacii
first_indexed 2025-07-10T16:47:33Z
last_indexed 2025-07-10T16:47:33Z
_version_ 1837279276170215424
fulltext ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №6 63 УДК 621.31 А.А. Петков МОДИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ПРИ ПЕРЕВОДЕ ИХ В НОВЫЙ РЕЖИМ ЭКСПЛУАТАЦИИ У статті запропоновано метод модифікації параметрів багатоконтурних випробувальних пристроїв при їхньому переведенні в новий режим експлуатації. Показано застосування методу для випробувальних пристроїв з активно- індуктивним навантаженням. В статье предложен метод модификации параметров многоконтурных испытательных устройств при их переводе в новый режим эксплуатации. Показана применимость метода для испытательных устройств с активно- индуктивной нагрузкой. ВВЕДЕНИЕ Постановка проблемы. В настоящее время ис- пытания технических средств на устойчивость к дес- табилизирующим электромагнитным факторам осу- ществляются с использованием широкой номенклату- ры импульсных воздействий, конкретное применение которых определяется видом и назначением испытуе- мых объектов. Такого рода испытания проводятся в испыта- тельных лабораториях и центрах, оснащенных специ- альным оборудованием – высоковольтными импульс- ными испытательными устройствами (ВИИУ). Форма испытательных воздействий, формируе- мых ВИИУ, в общем случае зависит как от парамет- ров ВИИУ, так и от параметров нагрузки (испытуемо- го объекта). Наличие широкого диапазона изменения параметров испытуемых объектов объективно приво- дит к необходимости корректировки в процессе экс- плуатации параметров разрядной цепи существующих ВИИУ для удовлетворения требований к формируе- мому импульсному воздействию. Анализ публикаций. Большинство ВИИУ, фор- мирующих импульсы тока (магнитного поля) мили- и микросекундного диапазона конструктивно представ- ляет собой несколько емкостных накопителей энергии (ЕНЭ), которые параллельно разряжаются на нагрузку [1 – 3]. Эквивалентная схема таких испытательных устройств показана на рис. 1. Рис. 1. Эквивалентная схема испытательного устройства Обычно испытательные импульсы тока, форми- руемые в таких устройствах, задаются набором кон- тролируемых амплитудно-временных параметров (АПВ) либо аналитическим выражением [4, 5]. Харак- терные формируемые импульсы тока и их АВП пока- заны на рис. 2 [4]. Выбор параметров разрядной цепи при проекти- ровании новых ВИИУ рассмотрен в ряде работ, на- пример [6 – 8]. а I m a x I 3 e б Рис. 2. Типовые формы испытательных импульсов тока и их АВП Однако в практике проведения испытаний имеет место также задача перевода существующих ВИИУ в режим эксплуатации с новой нагрузкой и / или новой формой импульса тока [7, 9]. Корректировка пара- метров одноконтурных ВИИУ при его переводе в но- вый режим эксплуатации рассмотрена в ряде работ, например [9, 10], но решение задачи корректировки при использовании нескольких ЕНЭ не нашло долж- ного отражения в литературе. Целью настоящей работы является разработка метода определения параметров разрядной цепи су- ществующих многоконтурных ВИИУ при изменении режима их эксплуатации. МАТЕРИАЛЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Используя теорию подобия [11], можно показать, что для параллельной работы n ЕНЭ на активно- индуктивную нагрузку имеют место следующие соот- ношения для масштабных коэффициентов при фор- мировании геометрически подобных импульсов тока: 64 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №6 tRL mmm ⋅= (1) IRU mmm ⋅= (2) CRt mmm ⋅= (3) tIJ mmm ⋅= 2 (4) tIQ mmm ⋅= , (5) где Rm , Lm , Cm , tm , Um , Im , Jm , Qm – соответ- ственно масштабные коэффициенты активного сопро- тивления, индуктивности, емкости, времени, зарядно- го напряжения, тока, интеграла действия и заряда. Данные соотношения могут быть использованы для решения ряда задач модификации параметров ВИИУ. Рассмотрим задачу перевода ВИИУ в режим экс- плуатации с новой нагрузкой. Задача 1. Пусть имеется ВИИУ, с помощью кото- рого в нагрузке с параметрами НR , НL формируется импульс тока с некоторыми АВП. Требуется в новой нагрузке с параметрами * НR , * НL сформировать им- пульс тока с теми же АВП, что и в исходном режиме эксплуатации. Постановка задачи в таком виде дает основание принять 1=tm и 1=Im , что позволяет со- хранить АВП. Тогда, после подстановки tm и Im в (1) – (5), соотношение между остальными масштабными коэффициентами принимает следующий вид: ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ===⋅ == .1;1 ; QJUC URL mmmm mmm (6) Изменение нагрузки характеризуется двумя ве- личинами: – коэффициентом изменения величины активно- го сопротивления нагрузки Н * Н* R R mR = (7) – коэффициентом изменения величины индук- тивности нагрузки Н * Н* L L mL = . (8) Анализ первого уравнения системы (6) показыва- ет, что изменение зарядных напряжений ЕНЭ должно производится в соответствии с большим значением одной из двух величин, определяемых по (7) и (8) ( )*** ,MAX LR mmm = , (9) где *m – коэффициент изменения нагрузки; МАХ () – функция, возвращающая большее значение из аргу- ментов. Тогда система (6) преобразуется к виду ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ === === .1; 1 ; * * QJC URL mm m m mmmm (10) Если коэффициент изменения величины актив- ного сопротивления нагрузки больше коэффициента изменения величины индуктивности *** LR mmm >= , то в ветвь нагрузки (между точками a и b в схеме, по- казанной на рис. 1) должна быть введена дополни- тельная индуктивность (см. рис. 3а), величина кото- рой равна * НН ** НН * LLmLLmL RD −⋅=−⋅= . (11) а б Рис. 3. Схемы корректировок нагрузки Если коэффициент изменения величины актив- ного сопротивления нагрузки меньше коэффициента изменения величины индуктивности *** RL mmm >= , то в ветвь нагрузки должно быть введено дополни- тельное сопротивление (см. рис. 3б), величина кото- рого определяется по соотношению * НН ** НН * RRmRRmR LD −⋅=−⋅= . (12) Соответственно при выполнении условия ** RL mm = введение дополнительных элементов в ветвь нагрузки не требуется. Таким образом, если имеется действующее ВИИУ, которое в нагрузке с параметрами НR , НL формирует импульс тока с некоторым набором АВП, то при переходе в режим эксплуатации с нагрузкой, имеющей параметры * НR и * НL , необходимо: 1. Определить вид и величину дополнительных элементов и ввести их в ветвь нагрузки в соответст- вии с (11) или (12); 2. Изменить в соответствии с (10) величины па- раметров элементов ЕНЭ следующим образом: kk RmR ⋅= ** ; (13) kk LmL ⋅= ** ; (14) CkCk UmU ⋅= ** ; (15) * * m C C k k = , (16) где nk K1= – номер ЕНЭ. При этом АВП импульса тока, формируемого в нагрузке, остаются прежними. Рассмотрим задачу перевода ВИИУ в режим формирования нового импульса тока. Задача 2. Пусть в нагрузке НR , НL формирует- ся импульс тока с характерным значением тока I и характерным временем Т (например, как показано на рис. 2, максимальным значением тока и временем его достижения; амплитудой второй полуволны и перио- дом колебаний и т.п.). Требуется сформировать в этой нагрузке геомет- рически подобный по форме импульс тока, который отличается от исходного величинами характерного времени Т* и характерного значения тока I*. Тогда коэффициент изменения характерного времени определится как ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №6 65 T T mt * * = , (17) а коэффициент изменения характерного значения тока I I mI * * = . (18) Подставив * tm и * Im в (1) – (5) в качестве соот- ветствующих масштабных коэффициентов, имеем: ⎪ ⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ⋅=⋅= ⋅==⋅= .; ;; ***2* ** tIQtIJ IRUtCR R L mmmmmm mmmmmm m m (19) В силу того, что активное сопротивление и ин- дуктивность ветви нагрузки не могут быть уменьше- ны, должны выполняться следующие условия: 1≥Rm , 1≥Lm . (20) Положим, что 1* ≥tm , тогда из первого уравне- ния системы (19) с учетом (20) имеем: 1≥≥ RL mm , (21) соответственно для варианта 1* <tm 1≥> LR mm . (22) С точки зрения минимизации запасаемой в ВИИУ энергии, целесообразно для варианта 1* ≥tm принять 1=Rm , а для 1* <tm – 1=Lm . Тогда коэф- фициенты изменения параметров ЕНЭ, а также вели- чины дополнительных элементов в ветви нагрузки могут быть определены по соотношениям, приведен- ным в табл. 1. Если в качестве подобных величин выступают характерное время Т и интеграл действия J (или заряд Q), то предварительно находим коэффициент измене- ния характерных значений тока, используя (4) (или (5)) 5,0 * * * ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = t J I m m m (или * * * t Q I m m m = ) и решают далее задачу 2. Таблица 1 1* ≥tm 1* <tm 1* =Rm * * 1 t R m m = ** tL mm = 1* =Lm ** tC mm = 2** tC mm = ** IU mm = * * * t I U m m m = ( ) Н * 1 LmL LD ⋅−= ( ) Н * 1 RmR RD ⋅−= Таким образом, если имеется действующее ВИИУ, которое в нагрузке с параметрами НR , НL формирует импульс тока с некоторым набором АВП – Т и I, то при переходе в режим эксплуатации с другим набором АВП – Т* и I*, необходимо: 1. Определить вид и величину дополнительных элементов и ввести их в ветвь нагрузки в соответст- вии с данными табл. 1; 2. Изменить в соответствии с (19) величины па- раметров элементов ЕНЭ следующим образом: ⎪⎩ ⎪ ⎨ ⎧ ⋅=⋅= ⋅=⋅= ,; ;; **** **** kCkCkUCk kLkkRk CmCUmU LmLRmR (23) где nk K1= – номер ЕНЭ. Можно показать, что, на основании геометриче- ского подобия импульсов тока, после выполнения такой процедуры сохранятся отношения характерных параметров импульса тока и их разностей, например: ;; 43 21 * 4 * 3 * 2 * 1 2 1 * 2 * 1 TT TT TT TT T T T T − − = − −= (24) .; 43 21 * 4 * 3 * 2 * 1 2 1 * 2 * 1 II II II II I I I I − − = − −= (25) Рассмотрим задачу перевода ВИИУ в режим экс- плуатации с новой нагрузкой и формой импульса. Задача 3. Пусть в нагрузке НR , НL формирует- ся импульс тока с характерным значением тока I и характерным временем Т. Требуется сформировать в новой нагрузке с па- раметрами * HR , * HL геометрически подобный по форме импульс тока, который отличается от исходно- го величинами характерного времени Т* и характер- ного значения тока I*. Решение поставленной задачи решается путем последовательного решения двух, ранее рассмотрен- ных задач: – изменить нагрузку при сохранении АВП им- пульса тока; – изменить АВП импульса тока, сохранив полу- ченные значения нагрузки. Отметим особенность решения второй задачи – в качестве нагрузки следует принять все элементы вет- ви нагрузки, полученные из решения первой задачи. Применение полученных решений покажем на следующем примере. В исходном режиме генератор А-компоненты тока искусственной молнии [3], выполненный по схе- ме, приведенной на рис. 1 и имеющий два ЕНЭ с па- раметрами R1 = 0,076 Ом; L1 = 2·10-6 Гн; С1 = 228·10-6 Ф; UC1 = 35·103 B; R2 = 0,18 Ом; L2 = 1,5·10-6 Гн; С2 = 108·10-6 Ф; UC2 = 35·103 B работа- ет на RL – нагрузку с параметрами RH = 0,05 Ом; LH = 1·10-6 Гн. Формируемый импульс тока имеет сле- дующий АВП: Imax = 2,05·105 A; tmax = 2,9·10-5 c. Требуется, используя действующую установку, в новой нагрузке с параметрами RH = 0,1 Ом; LH = 3·10-6 Гн сформировать импульс тока с следую- щими АВП: Imax = 5·104 A; tmax = 2·10-5 c. Производя последовательно решение рассмот- ренных в статье задач с заданными исходными дан- ными, приходим к необходимости следующей моди- фикации параметров ЕНЭ: R1 = 0,331 Ом; L1 = 6·10-6 Гн; С1 = 0,361·10-6 Ф; UC1 = 37,1·103 B; R2 = 0,783 Ом; L2 = 4,5·10-6 Гн; С2 = 0,171·10-6 Ф; 66 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №6 UC2 = 37,1·103 B. При этом требуется в цепь нагрузки ввести дополнительный резистор RD = 0,118 Ом. Учитывая, что максимальное напряжение заряд- ки ЕНЭ равно 50 кВ [3], предлагаемая модификация параметров ЕНЭ может быть осуществлена отключе- нием части накопительных конденсаторов и введени- ем, при необходимости, в цепи их разрядки дополни- тельных резисторов и катушек индуктивности. ВЫВОДЫ 1. Предложен метод модификации параметров многоконтурных испытательных устройств при их переводе в новый режим эксплуатации. 2. Получены соотношения для определения ве- личины дополнительных элементов, вводимых в цепь RL-нагрузки для сохранения контролируемых ампли- тудно-временных параметров импульса тока. Материалы статьи могут быть использованы для разработки методов модификации испытательных устройств других типов. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Комплекс высоковольтного испытательного электрофи- зического оборудования экспериментальной базы НИПКИ "Молния" НТУ "ХПИ" / М.И. Баранов, Г.М. Колиушко, А.К. Колобовский, В.И. Кравченко // Вестник Национального технического университета "Харьковский политехнический институт". Сборник научных трудов. Тематический выпуск: Электроэнергетика и преобразовательная техника. – Харь- ков: НТУ "ХПИ". - №4. – 2004. – С. 3 – 13. 2. Мощные генераторы импульсных напряжений и токов предельных параметров для тестирования силового элек- троэнергетического оборудования / М.И. Баранов, В.А. Бо- чаров, Н.Н. Игнатенко, А.К. Колобовский // Електротехніка і електромеханіка. – 2003. – №2. – С. 75 – 80. 3. Генератор тока искусственной молнии для натурных испытаний технических объектов / М.И. Баранов, Г.М. Ко- лиушко, В.И. Кравченко [и др.] // Приборы и техника экспе- римента. – 2008. - №3. – С. 81 – 85. 4. Кравченко В.И. Грозозащита радиоэлектронных средств: Справочник / В.И. Кравченко. – М.: Радио и связь, 1991. – 264 с. 5. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнит- ные помехи / Кравченко В.И., Болотов Е.А., Летунова Н.И. – М.: Радио и связь, 1987. – 256 с. 6. Губарев Г.Г. Трехкритериальная оптимизация импульс- ных источников питания / Г.Г. Губарев, В.В. Конотоп // Известия Академии наук СССР. Энергетика и транспорт. – 1984. - №6. – С. 66 – 73. 7. Петков А.А. Разряд двух емкостных накопителей энер- гии на общую нагрузку / А.А. Петков // Вісник Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут". Збірник наукових праць. Тематич- ний випуск: Техніка і електрофізика високих напруг. – Харків: НТУ "ХПІ". – №34. – 2007. – С. 79 – 85. 8. Фридман Б.Э. Формирование импульса тока при про- граммируемом разряде емкостного накопителя энергии / Б.Э. Фридман // Электричество. – 1999. – №6. – С. 42 – 48. 9. Петков А.А. Выбор параметров разрядной цепи генера- тора импульсов тока при разряде на последовательную ак- тивно-индуктивную нагрузку /А.А. Петков // Электротехни- ка. – 1990. – №10. – С. 35 – 36. 10. Кравченко В.И. Параметрический синтез высоковольт- ного импульсного испытательного устройства с емкостным накопителем энергии / В.И. Кравченко, А.А. Петков // Електротехніка і електромеханіка. – 2007. – №6. – С. 70–75. 11. Веников В.А. Теория подобия и моделирования (приме- нительно к задачам электроэнергетики) / В.А. Веников, Г.В. Веников. – М.: Высш. школа, 1984. – 439 с. Поступила 01.07.2009 Петков Александр Александрович, к.т.н., с.н.с. Научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт "Молния" Национального технического университета "Харьковский политехнический институт" Украина, 61013, Харьков, ул. Шевченко 47, НИПКИ "Молния" тел./факс (057) 707-62-80, E-mail: alexp@kpi.kharkov.ua A.A. Petkov Test devices parameters modification of under their switching to a new operation mode. In the article, a parameter modification method for multiloop test devices under their switching to a new operation mode is introduced. The method applicability for test devices with an active-reactive load is shown. Key words – multiloop test device, active-reactive load, operation mode switching, parameters modification