Забезпечення об'єктів електричною енергією

Размещено на http://www.allbest.ru/

Забезпечення об'єктів електричною енергією

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ

СЕП - система електропостачання;

ГПП - головна понижуюча підстанція;

ЦРП - центральний розподільчий пункт;

РП - розподільчий пункт;

ТП - трансформаторна підстанція|харчування|;

ЛЕП - лінія електропередач;

УГЖ - установка гарантованого живлення;

АВР - автоматичне вмикання резерву;

СД - синхронний двигун;

ВН - висока напруга;

ЕРС - електрорушійна сила;

НН - низька напруга;

РСП - радіолокаційна система посадки;

ЕОМ - електронно обчислювальна машина;

АД - асинхронний електродвигун;

ЕД - електродвигун;

КУ - конденсаторна установка;

ДЖ - джерело живлення;

ТЕЦ - теплоелектроцентраль;

ДПРМ - дальній привод радіомаяка;

ДПРМ - ближній привод радіомаяка;

КДП - командно-диспетчерський пункт;

ТЕЧ - техніко експлуатаційна частина;

СКП - стартовий командний пункт;

ВЗ - вузол зв'язку;

КПІ - командний пункт інженерів.

ВСТУП

Для задоволення своїх потреб, у процесі життєдіяльності, людство в цілому і людина зокрема змушені споживати різні види енергії, що існують у природі. Наприклад: хімічну енергію їжі - для забезпечення функціонування свого організму; енергію вогню - для обігріву, освітлення, а також у виробничих потребах, потенційну енергію падаючої води (рік, водоспадів) - для одержання механічної енергії приводних механізмів і т.д. Крім цього людина здавна використовувала енергію сонця, вітру, надр Землі, сили ваги і т.д. Але найбільше часто використовуваним видом енергії, за останні 100 років, стала електрична енергія.

У чому ж причина такої «популярності» електричної енергії? Це пояснюється тим, що вона володіє трьома унікальними властивостями:

- електричну енергію можна перетворювати практично в будь-який інший вид енергії (теплову, хімічну, світлову, механічну, енергію різних видів випромінювань і т.п.);

- електричну енергію можна одержувати практично з будь-якого іншого виду енергії (із тепловий, хімічної, механічної, світлової, ядерної і т.д.);

- електричну енергію можна передавати практично на будь-які відстані від джерел до споживачів.

Саме ці властивості перетворили електроенергетику в основу технічного прогресу й економічної мощі будь-якої держави.

Держава має безліч об'єктів, що, споживаючи електричну енергію, забезпечують виконання різних функцій.

Таким чином, виникає необхідність у забезпеченні всіх споживачів електричною енергією. Цю задачу покликані вирішувати системи електропостачання (СЕП) [1, 2].

До складу СЕП входять різної пристрої, кожний з яких покликаний виконувати свої функції. Сукупність пристроїв та їхній взаємозв'язок утворюють структуру СЕП. У залежності від вимог із боку споживачів СЕП можуть мати різні структури, котрими й забезпечується виконання цих вимог [3, 4].

Крім цього, забезпечення запропонованих до СЕП вимог може здійснюватися ще за допомогою організації різних режимів роботи устаткування СЕП [5].

Крім СЕП, для забезпечення об'єктів електричною енергією використовуються вторинні джерела електроживлення, розподільні мережі, перетворювальні пристрої та т.п., що разом із СЕП являють собою електротехнічні системи.

Таким чином, існує ряд питань, зв'язаних із забезпеченням споживачів електричною енергією, у процесі рішення котрих необхідно здійснювати обґрунтований вибір як структури електротехнічної системи в цілому, так і її конкретного устаткування, вибирати режими роботи СЕП, параметри її елементів та т.д.

Вивчення цих та інших питань для СЕП аеропорту є предметом даного дипломного проекту.

1. СИСТЕМА ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ СТАЦІОНАРНОГО АЕРОДРОМУ

1.1 Призначення та склад системи електропостачання стаціонарного аеродрому

Електропостачання постійних аеродромів здійснюється, в основному, від державної енергосистеми з використанням резервних стаціонарних та пересувних (табельних) електростанцій аеродрому.

Система електропостачання аеродрому складається з:

- системи зовнішнього електропостачання;

- системи внутрішнього електропостачання.

До складу системи зовнішнього електропостачання аеродрому входять:

- головна понижуюча підстанція (ГПП);

- лінії електропередачі, що зв'язують головну понижуючу підстанцію з державною енергосистемою;

- лінії електропередачі 10 (6) кВ від головної понижуючої підстанції до центрального розподільного пункту (ЦРП) аеродрому.

До складу системи внутрішнього електропостачання аеродрому входять:

- робоча та резервні (у тому числі пересувні) електростанції; центральний;

розподільний пункт;

- трансформаторні підстанції 10 (6)/0,4 кВ (ТП);

- електричні мережі 10 (6) кВ та 0,4 кВ.

1.1.1 Категорії електроприймачів та забезпечення надійності електропостачання

Стосовно забезпечення надійності електропостачання електроприймачі аеродрому розділяються на такі категорії:

1. Особлива група першої категорії.

2. Перша категорія.

3. Друга категорія.

4. Третя категорія.

Електроприймачі особливої групи першої категорії повинні забезпечуватися електроенергією не менше, ніж від трьох незалежних джерел електроенергії, при цьому принаймні один із джерел повинний бути автономним.

До електроприймачів особливої групи першої категорії відносяться засоби свіітлосигнальної системи посадки, радіомаякових систем інструментального заходу літаків на посадку, об'єктів керування повітряним рухом, радіонавігації, які безпосередньо забезпечують керування польотами та їхню безпеку.

У відношенні припустимих перерв в електропостачанні електроприймачі особливої групи першої категорії підрозділяються на дві підгрупи:

- підгрупа А - електроприймачі, що не допускають перерви в електропостачанні;

- підгрупа Б - електроприймачі, що допускають перерву в електропостачанні на час автоматичного введення резервного живлення.

Трансформаторні підстанції, що живлять електроприймачі особливої групи першої категорії, одержують електроенергію від двох зовнішніх (стосовно трансформаторної підстанції) незалежних джерел живлення по окремих кабельних лініях електропередачі. Кількість трансформаторів у таких підстанціях повинна бути не менше двох. При децентралізованому резервуванні джерела живлення трансформаторні підстанції можуть мати один зовнішній ввід від незалежного джерела живлення та один трансформатор. Тоді кількість автономних джерел електроенергії повинна бути збільшена до двох.

Переключення електроприймачів особливої групи першої категорії з одного джерела на іншій, крім споживачів групи А, здійснюється пристроями автоматичного введення резервного живлення (АВР) по низькій напрузі.

У якості джерела автономного електроживлення для електроприймачів групи А застосовуються автоматизовані агрегати установок гарантованого живлення (УГЖ), що у нормальному режимі працюють паралельно з основним або резервним джерелами електроенергії, а при відключенні їх продовжують живити споживачів без перерви в електропостачанні.

У якості джерела автономного електроживлення для електроприймачів групи Б застосовуються автоматизовані за другим або третім ступенем автоматизації дизель-електричні агрегати.

Електроприймачі першої категорії повинні забезпечуватися електроенергією не менше, ніж від двох незалежних джерел електроенергії, і перерва в їхньому електропостачанні може бути допущена лише на час автоматичного введення резервного живлення.

Електроприймачі другої категорії повинні забезпечуватися електроенергією від двох незалежних джерел електроенергії, перерва в їхньому електропостачанні може бути допущена на час включення резервного живлення діями чергового персоналу або виїзної оперативної бригади.

Електроприймачі третьої категорії забезпечуються електроенергією від одного джерела електроенергії, перерва в їхньому електропостачанні допускається на час проведення в системі електропостачання ремонтно-відбудовних робіт тривалістю до одної доби.

Перелік основних споживачів електроенергії аеродрому з назвою категорій їхніх електроприймачів приведений у таблиці 1.1.

Таблиця 1.1 - Перелік основних споживачів електроенергії аеродрому

№ з/п	Найменування споживачів	Категорія	Примітка
1	2	3	4
Службово-технічна забудова
1.	Захищений командний пункт	1	Потрібно автономне джерело електроенергії
1	2	3	4
2.	Службовий будинок, будинок висотного спорядження, будинок чергової ланки, акумуляторно-зарядна станція, ангар-лабораторія, споруди технічних позицій підготування літаків та ракет, технологічної споруди складів авіаційних засобів поразки, насосні станції каналізації, насосні станції базового та видаткового складів пально-мастильних матеріалів, охоронне освітлення	2
3.	Системи технічного та пожежного водопостачання, автоматичного пожежегасіння, центральні та групові котельні, системи охоронної та пожежної сигналізації	1
4.	Інші споруди
Світлосигнальне устаткування системи посадки СП-1С та СП-2С
5.	Вогні наближення, підходу, світлових обріїв, заборони та дозволу посадки, злітно-посадкової смуги, обмежувальні, напрямку зльоту та рулювальних доріжок	1-Б	Для споживачів п.п. 5 - 8 потрібно третє (автономне) джерело електроенергії
6.	Вогні світлового покажчика глісади	1-Б
7.	Імпульсні вогні	1-Б
8.	Аеродромні керовані та некеровані світлові покажчики	1-Б
9.	Прожекторні установки освітлення злітно-посадкової смуги	1	У комплекті установки є автономне джерело електроенергії
10.	Загороджувальні вогні світлового огородження висотних перешкод	1
11.	Кодовий неоновий світломаяк	2
Радіотехнічні засоби системи посадки літаків та керування повітряним рухом
12.	Командно-диспетчерський пункт, у т.ч.:		Потрібно третє (автономне) джерело електроенергії
	- засоби авіаційного повітряного зв'язку	1-Б
	- засоби авіаційного наземного зв'язку	1-Б
	- автоматична телефонна станція	1
	- диспетчерські пульти	1-Б
13.	Приймальний радіоцентр	1
1	2	3	4
14.	Передавальний радіоцентр	1
15.	Курсовий та глісадний радіомаяки	1-А	Забезпечується за рахунок акумуляторів у складі табельного устаткування
16.	Дальній приводний радіомаркер	1-Б
17.	Ближній приводний радіомаркер	1-Б
18.	Стартовий командний пункт	1
19.	Метеоспостережний пункт	1
20.	Оглядовий та посадковий радіолокатори	1
21.	УКВ-радіопеленгатор	1
22.	Радіомаякова система ближньої навігації	1
23.	Метеорологічний радіолокатор	1
24.	Вузол зв'язку	1
25.	Дальня радіолокаційна група	2	У комплекті є автономні джерела електроенергії
26.	Ближня радіолокаційна група	2

1.1.2 Джерела електроенергії

Джерела електроенергії для електропостачання споживачів на аеродромі за своїм призначенням підрозділяються на робочі та резервні.

До робочих джерел електроенергії відносяться вводи від зовнішньої системи електропостачання та центральна постійно діюча стаціонарна електростанція аеродрому, що передбачається при відсутності вводів від зовнішніх джерел електроенергії.

Резервні джерела електроенергії для аеродромів можуть бути централізованими та децентралізованими.

У якості централізованого резервного джерела електроенергії використовується резервна стаціонарна електростанція аеродрому.

При децентралізованому резервуванні передбачається декілька резервних електростанцій (стаціонарних або пересувних, у тому числі табельних), кожна з який постачає електроенергію одну або декілька споруд або систем.

Поза залежністю від прийнятої схеми резервування, обов'язкова установка автономних джерел електроенергії для електроприймачів, що відносяться до особливої групи першої категорії.

Для постійних аеродромів, що одержують живлення від двох незалежних зовнішніх джерел електроенергії, рекомендується в якості автономного джерела електропостачання будівництво центральної резервної електростанції для забезпечення електроенергією близько розташованих споживачів особливої групи першої категорії, а також окремих споживачів першої та другої категорії. Кількість агрегатів на електростанції повинна бути не менше двох.

Для постійних аеродромів, що одержують живлення від одного зовнішнього джерела електроенергії, споруджується центральна резервна електростанція для забезпечення електроенергією всіх споживачів особливої групи першої категорії, першої категорії, а також необхідних споживачів другої категорії. Кількість агрегатів на електростанції повинна бути не менше трьох.

При відсутності на аеродромі вводів від зовнішніх джерел електроенергії передбачається стаціонарна постійно діюча електростанція аеродрому. Електростанція обладнається секціонованою системою шин генераторної напруги та розглядається як два незалежних джерела електроенергії. Кількість агрегатів на електростанції повинна бути не менше чотирьох.

Дизель-генератори, які монтуються на резервних електростанціях, що забезпечують споживачів першої категорії, повинні мати другий або третій ступінь автоматизації відповідно до ГОСТ 10082-83.

1.2 Схеми електричних мереж стаціонарного аеродрому

1.2.1 Схеми електричних мереж 10(6) кВ системи внутрішнього електропостачання

У основному, електричні мережі системи внутрішнього електропостачання стаціонарних аеродромів будуються за резервованими схемами (кільцеві магістральні, подвійні магістральні та подвійні радіальні схеми).

Електропостачання аеродрому за нерезервованими схемами (одиночні магістральні та радіальні схеми) може здійснюватися для живлення споживачів третьої категорії, а при наявності децентралізованих резервних джерела електроенергії - також для споживачів другої, першої та особливої групи першої категорії.

Подвійні магістральні та радіальні схеми електропостачання застосовуються для живлення споживачів особливої групи першої категорії та першої категорії.

Схеми кільцевих магістралей можуть застосовуватися для забезпечення електроенергією споживачів другої та третьої категорій.

Вводи від зовнішніх джерел електроенергії виконуються, як правило, на центральний розподільний пункт 10 (6) кВ. При централізованому резервуванні центральний розподільний пункт рекомендується сполучати з центральною резервною електростанцією аеродрому.

Зразкові варіанти побудови схем системи внутрішнього електропостачання стаціонарних аеродромів приведені на рис. 1.1, 1.2.

На рис. 1.1 приведена схема електропостачання стаціонарного аеродрому з живленням від зовнішнього джерела електроенергії з централізованим резервуванням. Центральна резервна електростанція аеродрому сполучена з центральним розподільним пунктом 10 (6) кВ.

На рис. 1.2 приведена схема електропостачання стаціонарного аеродрому з живленням від зовнішнього джерела електроенергії при децентралізованому резервуванні.

У цьому випадку понижуючі трансформаторні підстанції виконуються однотрансформаторними, кожна з них одержує живлення від центрального розподільного пункту однією кабельною лінією по нерезервованих схемах. Резервні електростанції передбачаються для споживачів електроенергії, віднесених до другої та більш високих категорій: практично, у всіх підстанцій, що забезпечують засоби системи посадки, та в підстанцій зони службово-технічної забудови (крім ТП-6 та ТП-7

У таблиці 1.2 наведена рекомендована кількість трансформаторів та дизель-генераторів, встановлюваних у трансформаторних підстанціях та резервних електростанціях, що забезпечують електроенергією засоби системи посадки.

Таблиця 1.2

№ зп	Позначення підстанцій	Основні споживачі, підключені до підстанції	Кількість обладнання, що встановлюється
			Централізоване резервування	Децентралізоване резервування
			Трансформатори	Електроагрегати	Трансформатори	Електроагрегати
1	2	3	4	5	6	7
1.	ТП-1С	Контрольно-диспетчерський пункт (КДП)	2	1	1	2
2.	ТП-2С	Світлосигнальне устаткування системи посадки	2	1	1	2
3.	ТП-3С	Світлосигнальне устаткування системи посадки	2	1	1	2
4.	ТП-4С	Ближній приводний радіомаркер БПРМ-1	2	1	1	2
1	2	3	4	5	6	7
5.	ТП-5С	Ближній приводний радіомаркер БПРМ-2	2	1	1	2
6.	ТП-6С	Дальній приводний радіомаркер БПРМ-1	1	2	1	2
7.	ТП-7С	Дальній приводний радіомаркер БПРМ-2	1	2	1	2
8.	ТП-8С	Радіолокатор системи посадки (РСП)	2	1	1	2
9.	ТП-9С	Радіомаякова система ближньої навігації (РСБН)	2	1	1	2
10.	ТП-10С	Оглядовий радіолокатор (ОРЛ)	2	1	1	2
11.	ТП-11С	Глісадний радіомаркер (ГРМ), стартовий командний пункт СКП-1	2	1	1	2
12.	ТП-12С	Глісадний радіомаркер (ГРМ), стартовий командний пункт СКП-2	2	1	1	2
13.	ТП-13С	Передавальний радіоцентр (ПДРЦ)	1	2	1	2

Примітка. У трансформаторних підстанціях, що живлять засоби курсового та глісадного радіомаяків, замість дизель-генераторів варто передбачати, по можливості, установки гарантованого живлення.

1.2.2 Трансформаторні підстанції

Аеродромні понижуючі трансформаторні підстанції повинні бути, по можливості, однотипними як по схемах первинної комутації, так і за конструктивним виконанням

Таблиця 1.2 - Основне устаткування трансформаторних підстанцій та резервних (автономних) джерел електропостачання двохтрансформаторних підстанціях кожний трансформатор у нормальному режимі роботи повинний бути навантажений не більш, ніж на 70 % номінальної потужності. Шини розподільних пристроїв високої та низької напруги виконуються секціонованими. Секційні вимикачі на стороні низької напруги обладнаються пристроями автоматичного вмикання резервного живлення (АВР).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

1.3 Електричні мережі стаціонарного аеродрому

Електричні мережі стаціонарних аеродромів виконуються повітряними та кабельними.

Кабельними виконуються всі мережі в межах льотної смуги, магістральних та інших рулювальних доріжок, місць стоянки та заправки літаків.

Повітряні лінії розташовуються на видаленні від льотної смуги та рулювальних доріжок із забезпеченням вимог до висоти перешкод у межах повітряних підходів та на приаеродромній території, а також вимог до експлуатації радіотехнічних засобів.

Пропускна спроможність ліній електропередачі розраховується відповідно до діючих норм, при цьому:

- вибір кабелів для мереж послідовного живлення вогнів системи посадки робиться за максимальною напругою на виході регулятора яркості та довгостроково припустимим струмом з урахуванням їхньої механічної тривкості;

- вибір кабелів для мереж паралельного живлення вогнів системи посадки робиться за нагріванням та перевіряється за втратою напруги з урахуванням застосування компенсуючих трансформаторів.

Зниження напруги в найбільше віддалених від джерела електроенергії вогнів повинно бути не більш 5%, а найбільша напруга не повинна перевищувати 105% номінальної напруги ламп.

Ступінь надійності системи електропостачання споруд (площадок) аеродрому визначається вимогами по надійності до технологічної апаратури та устаткування, розташованих в даній споруді (на площадці).

Ступінь захисту електротехнічних засобів та системи електропостачання від впливу засобів поразки повинна відповідати класу захисту технологічних споруд, що забезпечуються електроенергією від цієї системи.

Необхідна надійність електропостачання забезпечується установкою резервних дизельних електростанцій, агрегатів гарантованого живлення, акумуляторних батарей, мотор-генераторів та т.п. Підвищення надійності електропостачання досягається взаємним резервуванням живлячих кабельних ліній електропередачі та трансформаторів.

2. ЧАСТОТНО-КЕРОВАНИЙ ЕЛЕКТРОПРИВОД РАДІОЛОКАТОРА

2.1 Регулювання швидкості обертання асинхронного двигуна зміною частоти за допомогою тиристорних перетворювачів

По структурі схеми статичних перетворювачів частоти схожі з аналогічними схемами електромашинних перетворювачів і можуть бути представлений двома основними класами [6, 7]:

а) з безпосереднім зв'язком;

б) з проміжною ланкою постійного струму.

Перетворювач з безпосереднім зв'язком призначений для перетворення високої частоти в низьку і складається з 18 тиристорів (рис. 2.1). В основі перетворювача знаходиться трифазна однополуперіодна схема випрямляння; кожна фаза перетворювача складається з двох таких зустрічно включених випрямлячів. Групу з трьох вентилів, що мають загальний катод, називають «позитивною» або випрямної, а групу із загальним анодом - «негативної», або інвертованою. Протягом одного напівперіоду вихідної напруги перетворювача пропускають струм випрямні групи, а протягом іншого - інвертовані. Частота вихідної напруги визначається тривалістю проміжків часу пропускання струму обома групами. Напівхвиля вихідної напруги складається з відрізків хвилі напруги живлячої мережі. На рис. 2.2 показана крива вихідної напруги при незмінному куті відкриття вентилів б = 0. Фазова комутація вентилів в одній групі, тобто відкриття одного вентиля і закриття іншого, відбувається подібно перемиканню в трифазній однополуперіодної схемі випрямляння без комутуючих конденсаторів.

При перемиканні від однієї групи до іншої можуть виявитися одночасно включеним два вентилі різних груп, підключених до різних фаз сіті, що приведе до утворення кола струму через ці вентилі. З метою обмеження цього струму застосовуються зрівняльні реактори, які одночасно згладжують форму кривої вихідної напруги.

Рисунок 2.1 - Схема статичного перетворювача частоти з безпосереднім зв'язком

Можливо здійснення перетворювачів частоти з безпосереднім зв'язком і без зрівняльних реакторів, де використовується роздільна система управління вентильними групами. Для отримання вихідної напруги, близької формою до синусоїдального, необхідно змінювати кут відкриття вентилів так, щоб середнє за напівперіод живлячої мережі значення напруги змінювалося протягом напівперіоду вихідної напруги по синусоїдальному закону. Регулювання напруги на виході перетворювача досягається зміною кута відкриття вентилів.

До переваг цього типу перетворювачів можна віднести:

1) однократне перетворення енергії і, отже, високий ККД;

2) можливість проходження реактивної енергії з мережі до двигуна і назад;

3) відсутність комутуючих конденсаторів, оскільки комутація проводиться природним шляхом.

До недоліків розглянутого перетворювача частоти відносяться:

1) обмежене регулювання вихідної частоти (в межах 0 - 30% частоти мережі);

2) порівняно велике число силових вентилів і складна схема управління ними;

3) невисокий коефіцієнт потужності.

Перетворювач частоти з безпосереднім зв'язком можна використовувати у випадках, коли частота живлячої мережа багато вище за частоту, відповідної номінальної швидкості асинхронного двигуна (наприклад, якщо живляча мережа має частоту 400 Гц, а двигун серійного використовування розрахований на 50 Гц). Цей же перетворювач може бути застосований, коли потрібна одна робоча швидкість, обумовлена частотою мережа, і знижена швидкість (одна або декілька) для допоміжних операцій.

Крім того, даний тип перетворювача доцільно застосувати для регулювання швидкості обертання асинхронного двигуна з контактними кільцями, працюючого в режимі подвійного живлення, коли статор його приєднаний до мережа, а ротор живиться від тієї ж мережа через перетворювач частоти. Найбільше застосування для промислових приводів може мати статичний перетворювач частоти з проміжною ланкою постійного струму, блок-схема якої приведена на рис. 2.3. Перетворювач складається з двох силових елементів - керованого випрямляча КВ і інвертування І. На вхід КВ подається нерегульована напруга змінного струму промислової частоти; з виходу КВ постійний струм регульованої напруги подається на інвертування І, який перетворить енергію постійного струму в енергію змінного струму регульованої напруги і частоти.

Окрім двох силових елементів перетворювач містить ще систему управління, що складається з блоку управління випрямлячем БУВ і блоку управління інвертуванням БУІ. Вихідна частота регулюється в широких межах і визначається частотою комутації тиристорів 1Т - 6Т (рис. 2.4), яка задається блоком управління інвертуванням БУІ. В такій схемі проводиться роздільне регулювання напругою і частотою, що дозволяє здійснити за допомогою блоку завдання швидкості Б3Ш те, що вимагається співвідношенням між напругою і частотою на затисках асинхронного двигуна. Якщо в блоці завдання швидкості БЗШ співставляти сигнал, що задається з сигналом зворотного зв'язку по швидкості, то можна здійснити систему автоматичного частотного управління з точною підтримкою швидкості обертання двигуна. Прикладом принципової силової схеми статичного перетворювача частоти з проміжною ланкою постійного струму, виконаного на тиристорах для приводу невеликої потужності (до 5 кВт), може служити схема, приведена на рис. 2.4.

Як керований випрямляч використовуються два тиристори VS7Т і VS8 і два діоди VD7 і VD8, включених в так звану напівкеровану мостову схему для отримання двухполуперіодної випрямленої напруги, середнє значення якого можна регулювати звичайним способом, впливаючи на фазу напруги управляючих електродів VS7Т і VS8. Інвертування складається з шести тиристорів VS1Т і VS6, шести послідовно включених з ними діодів VD1 - VD6 і шести діодів, включених по трифазній мостовій схемі VD10 - VD15 і, нарешті, шести коливальних контурів LC.

Перетворення постійної напруги в трифазне змінне здійснюється комутацією тиристорів VS1 і VS6, працюючих в певній послідовності. Час відкритого стану кожного тиристора відповідає 120° вихідної частоти; послідовність відкриття тиристорів відповідає їх нумерації по схемі, тобто спочатку відкривається V 1, через 60° відкривається VS2 і т.д. до VS6. Після VS6 знов VS1 і т.д. через кожні 60° вихідної частоти. При комутації в кожний момент часу відкрито одночасно два тиристори. Відкриття тиристорів здійснюється подачею позитивного імпульсу на управляючий електрод від БУІ. Для закриття тиристорів необхідно струм, що протікає через нього, довести до нуля. Це досягається за допомогою комутуючих контурів LC; наприклад, при включенні VSЗ через раніше відкритий VS1 відбувається розряд конденсатора С і VS1 закривається. Вихідна напруга при чисто активному навантаженні має східчасту форму (рис. 2.5), і тривалість кожного ступеня відповідає 60° вихідної частоти.

При живленні від перетворювача асинхронного двигуна форма вихідної напруги спотворюється і залежить від коефіцієнта потужності, який у свою чергу визначається навантаженням на валу двигуна.

Діоди VD1 - VD6 служать для відділення комутуючих конденсаторів від навантаження, що дає можливість істотно понизити їх місткість порівняно із звичайним паралельним інвертуванням.

Через міст VD10 - VD15 реактивна енергія двигуна повертається конденсатору С₀.

Напруга на виході інвертування регулюється зміною напруги на його вході - керованим випрямлячем, а частота - зміною частоти подачі імпульсів на тиристори.

Перетворювач з проміжною ланкою постійного струму дозволяє регулювати частоту як вгору, так і вниз від частоти живлячої мережі; він відрізняється високим ККД, значною швидкодією, малими габаритами, порівняно високою надійністю і безшумний в роботі.

Окрім розглянутих перетворювачів частоти можуть бути використаний тиристорні перетворювачі з широтноімпульсною модуляцією, які дозволяють отримати вельми широкий діапазон регулювання частоти при кривій струму, близькій до синусоїдальної. При цьому з введенням зворотних зв'язків можна отримати великий діапазон регулювання швидкості обертання асинхронного двигуна (до 1 000 : 1 і вище).

2.2 Електромагнітні перехідні процеси в частотно-керованому асинхронному електродвигуні

Для аналізу електромагнітних процесів в колі, утвореною циклокомутатором і асинхронним двигуном, розглянемо варіант використовування трифазної мостової схеми (рис. 2.6) перетворювача частоти на тиристорах із загальним вузлом комутації на діодах і конденсаторах .

Приведемо на початку якісний аналіз процесів, що відбуваються в циклокомутаторі. Виходитимемо з допущення про можливість роздільного розгляду комутаційних і робочих процесів в циклокомутаторі. Це допущення не приводить до помітних погрішностей в аналізі, оскільки тривалість робочого циклу і циклу комутації істотно різні. При використовуванні прийнятого допущення процеси в циклокоммутаторі можна розглядати для його схеми, в якій відсутні кола комутації і в якій тиристори представлені ідеальними повністю керованими ключами, що ідеалізується. На рис. 2.7 а і 2.7 б побудовані діаграми струмів і напруг в циклокомутаторі з урахуванням прийнятих допущень. Відношення несучої частоти до частоти модуляції прийнято рівним , тобто , а коефіцієнт глибини модуляції прийнятий рівним . Вихідна частота циклокомутатора - вибрана рівній Гц, обмотки статорів асинхронного двигуна включені по схемі «зірка». Діаграми відповідають варіантам, коли кут потужності відповідно рівний і .

Рисунок 2.6 - Трифазна мостова схема автономного інвертування струму

При побудові тимчасових діаграм рис. 2.7 а і рис. 2.7 б прийнято, що на початку відліку подаються управляючі імпульси на тиристори 1, 3, 5. Якщо при цьому струм у фазах і матиме позитивний напрям, а у фазі - негативне, то будуть відкриті тиристори 3 і 5 і вентиль . При цьому всі фазні напруги рівні нулю. Далі закривається тиристор 3 і струм фази замикається через вентиль . При цьому фазні напруги будуть відповідно рівні , а . Наступним відкривається тиристор і фазні напруги стають рівними , . Далі закривається тиристор і струм фази замикається через вентиль . На цьому інтервалі всі фазні напруги рівні нулю. Аналогічним чином виконана побудова для всього періоду.

Рисунок 2.7 а - Діаграма напруг і струмів в циклокомутаторі при



Рисунок 2.7 б - Діаграма напруг і струмів в циклокомутаторі при

- фазні напруги двигуна; - фазні напруги двигуна, усереднені по несучій частоті; - фазні струми двигуна; - струми, споживані фазами двигуна від джерела постійної напруги; - ті ж струми, усереднені по несучій частоті; - струм, споживаний від джерела постійної напруги; - той же струм усереднений по несучій частоті.

Для якісного аналізу процесу розглянемо циклокомутатор, що містить тиристори і вузол комутації, виконаний на тиристорах і конденсаторах

Систему (рис. 2.8) представимо у вигляді схеми заміщення (рис. 2.9). В цій схемі асинхронний двигун представлений еквівалентною ланкою з параметрами .

Рисунок 2.8 - Частотно-керований асинхронний електродвигун

Циклічність процесів в схемі в сталому режимі відповідає . Проаналізуємо один цикл роботи даної схеми. Включені тиристори і , струм протікає у фазах А і С циклокомутатора. Конденсатори заздалегідь заряджені з полярністю, вказаною на рис. 2.8. Для виключення тиристора включається тиристор . Через деякий час включається тиристор і під дією напруги на що перезарядився конденсаторі тиристор вимикається. Залишаються в роботі тиристори і , струм протікає по фазах В і С циклокомутатора. Наступний цикл починається з моменту включення тиристора .



Рисунок 2.9 - Розрахункова схема заміщений

В таблиці 2.1 показана послідовність роботи тиристорів схеми відповідно до описаного циклу в перебігу одного періоду вихідної частоти. Складність математичного опису електромагнітних процесів в даній схемі обумовлена двома обставинами:

1. Наявність загального комутуючого вузла призводить до того, що на інтервалі комутації струму в одному тиристорі трифазного моста необхідно розглядати процеси у всіх фазах навантаження;

Таблиця 2.1 - Послідовність роботи тиристорів в схемі рис. 2.8

Тиристори

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

2. Конденсатори С1, С3 постійно включені на затиски навантаження, і їх вплив необхідний враховувати при розгляді процесів в міжкомутаційний період.

При роботі непарних вентилів відповідно до таблиці 2.1 струм протікає в напрямі, вказаному стрілками, при роботі парних - в протилежному. Використовуючи метод суперпозиції, розглянемо роздільно дію джерела струму, обумовленого роботою вентильної схеми циклокомутатора, і дії джерела напруги (рис 2.10. і рис 2.11.). Для схеми показаної на рис. 2.9. рівняння рівноваги струмів і напруг запишемо в наступному вигляді:

(2.1)

Рішення даної системи необхідно проводити з використанням ЕОМ. Проте для отримання якісної картини доцільно заздалегідь виконати спрощене аналітичне дослідження. Для цього замінимо двигун джерелом ЕРС . При цьому диференціальні рівняння перетворяться на алгебру. Розрахункова схема рис. 2.10 перетвориться в схему рис. 2.12, а схема рис. 2.11 - в схему рис. 2.13.

Рисунок 2.1 Рисунок 2.11

Рисунок 2.10, рисунок 2.11 - Розрахункові схеми заміщення при розрахунку методом суперпозицій

Рисунок 2.12 Рисунок 2.13

Рисунок 2.12, рисунок 2.13 - Спрощені приватні схеми заміщення

Струми і і напруги і визначаються безпосередньо по діаграмі роботи вентилів. При струми через конденсатори рівні нулю, отже:

(2.2)

При конденсатори включені паралельно, струми через конденсатори дорівнюють . Отже:

;

; (2.3)

,

де .

Струм - це вихідний струм циклокомутатора, обумовлений роботою тиристорів схеми; - це напруга заряду конденсатора струмом . З схеми рис. 2.13. знаходимо вихідний струм, обумовлений напругою . Враховуючи, що для схеми рис 2.13 , одержуємо:

(2.4)

де - відносна частота .

В символічній формі запису

. (2.5)

Результуючий вихідний струм циклокомутатора (струм двигуна) рівний:

. (2.6)

Результуюча напруга на конденсаторі визначається підсумовуванням напруг (напруга заряду конденсатора, обумовлена струмом ) і напруги .

Заздалегідь знайдемо як падіння напруги на опорі двигуна при протіканні результуючого струму двигуна

. (2.7)

З (2.7) одержуємо

. (2.8)

Остання формула цікава тим, що з її допомогою можна знаходити по , не вдаючись до обчислення .

Аналогічні результати були отримані в [6], проте в [6] аналіз на цьому і закінчується, оскільки початковим допущенням в цій роботі було допущення про заміщення двигуна джерелом ЕРС. Необхідно ще раз підкреслити, що подібне уявлення може використовуватися як розрахункове спрощення для отримання якісної картини на певному етапі аналізу, проте це не відображає повністю фізики процесів в АД, пов'язаної з наявністю індуктивності короткого замикання двигуна .

Наявність індуктивності в поєднанні з комутуючими конденсаторами призводить до того, що перехідний процес зміни струму під час комутації протікає по коливальному закону.

Перетворимо систему диференціальних рівнянь з [6] до вигляду, зручного для чисельної інтеграції на ЕОМ.

(2.9)

В системі (2.9) струми приймають три значення:

- , якщо включені тиристори ;

- , якщо включені ;

- , якщо не проводять відповідно ні , ні , ні , ні , ні , ні .

Розрахунок на ЕОМ достатньо провести для одного періоду вихідної частоти, протягом 12 - ти етапів, відповідних згідно таблиці 1 різним значенням струмів і . Розрахунок був виконаний за допомогою математичного пакету MATCAD при вихідній частоті , тривалості інтервалу і наступних параметрах циклокоммутатора:

Результати розрахунку приведені на рис. 2.14, рис. 2.15, рис. 2.16. Інтервал починається з моменту відкриття тиристора . При цьому починається перезаряд конденсатора через тиристор і діод . Інтервал закінчується, коли струм в комутуючому контурі стає рівним нулю, тобто при

, де -

власна кутова частота комутуючого контуру з урахуванням затухання;

- те ж без урахування затухання; -

декремент загасання; - еквівалентний опір контуру комутації.

Рисунок 2.14 - Діаграма комутаційних процесів при роботі циклокомутатора

Рисунок 2.15 - Діаграма комутаційних процесів для трьох режимів роботи циклокомутатора



Рисунок 2.16 - Діаграми комутаційних процесів в циклокомутаторі з комутаційним випрямлячем: а - перший режим роботи; б - другий режим роботи

На інтервалі всі вентилі закриті, струм в комутуючому конденсаторі рівний нулю, а напруга на ньому залишається постійною. Інтервал починається з моменту відкриття тиристора . В цей час конденсатор дозаряджається через тиристори і . Після дозаряду конденсатора струми в контурі рівні нулю і напруга на конденсаторі незмінно. Інтервал починається з моменту відкриття тиристора . Починається перезаряд конденсатора через вентиль і тиристор . На інтервалі , як і на інтервалі , струм рівний нулю, а напруга на конденсаторі незмінно. Після відкриття тиристора починається дозаряд конденсатора через тиристори і . Далі до моменту відкриття тиристора струм в контурі рівний нулю, а напруга на конденсаторі незмінно.

В навантаженому циклокомутаторі на відміну від ненавантаженого варіанту роботи на інтервалі при відкритті тиристора тиристор закривається не відразу, а залишається відкритим до тих пір, поки струм в комутуючому конденсаторі не досягає значення, рівного значенню струму навантаження. Тільки при цьому закривається тиристор і відкривається вентиль , через який проходить струм, рівний різниці струму комутації і струму навантаження.

Характер протікання комутаційних процесів на інтервалі залежить від величини напруги на конденсаторі в кінці інтервалу , тобто залежить від величини . Тут можливі три режими роботи схеми. Перший режим виникає, якщо напруга на конденсаторі в кінці інтервалу менше напруги джерела живлення за вирахуванням падіння напруги на активному опорі контура комутації, тобто у разі, коли . В цьому випадку на інтервалі відбуватиметься заряд конденсатора струмом навантаження . Тиристор відкривається через час з моменту початку інтервалу . На цьому і закінчується інтервал . Другий режим роботи схеми також має місце при . Проте в цьому режимі через великі струми навантаження комутаційний інтервал закінчується до відкриття тиристора . Третій режим наступає при . Цей режим відповідає максимальному струму навантаження, коли вентиль відкривається зразу ж після закриття вентиля . В цьому режимі комутаційний інтервал відсутній.

Аналізуючи отримані тимчасові діаграми можна зробити висновок про те, що напруга на конденсаторі досягає максимального значення до кінця інтервалу . Як правило . У зв'язку з цим максимальна пряма напруга на тиристорах і і максимальна зворотна напруга на вентилях , рівні напрузі джерела живлення. Максимальна пряма напруга, прикладена до тиристора буде рівний . Максимальна зворотна напруга, прикладена до тиристора буде рівний . Таким чином в тому, що розглядається циклокомутаторі силові тиристори і шунтуючі їх вентилі повинні бути вибраний на напругу джерела живлення , а допоміжні тиристори - на пряму напругу і зворотна напруга .

Із збільшенням струму навантаження величина збільшується. При цьому час, що надається для відновлення замикаючих властивостей тиристора зменшується і може знизиться до критичної величини, приблизно рівної . Для забезпечення нормальної роботи циклокомутатора слід вибирати час відновлення замикаючих властивостей не менше .

Слід звернути увагу також на ту обставину, що струм циклокомутатора для даної схеми має явно виражений нелінійний характер.

Як видно з приведених графіків наявність вільної складової струму викликає істотне спотворення кривої вихідного струму, що викликає збільшення втрат в двигуні. Спотворюється також крива напруги на конденсаторі, що істотно збільшує втрати в конденсаторі.

Для придушення вільних коливань доцільно паралельно навантаженню включати так званий «комутаційний випрямляч». Тимчасові діаграми для цього випадку побудовані на рис 2.16. У ряді випадків паралельно навантаженню доцільно включати додаткові фільтрові конденсатори.

Подібні рішення, забезпечуючи зниження високочастотних коливань, роблять схему не тільки складніше за її початковий варіант, але і складніше за схеми циклокомутатора з конденсаторами. Оскільки простота схемної реалізації є вирішальним доводом при визначенні базової схеми циклокомутатора для перетворювачів частоти з поліпшеними технічними показниками, використовування циклокомутатора з відсіченими від навантаження комутуючими конденсаторами представляється більш переважним.

2.3 Еквівалентні схеми заміщення системи циклокомутатор-асинхронний двигун без урахування додаткового відкриття відсікаючих діодів

Додаткове відкриття відсікаючих діодів не аномалія, а нормальний режим роботи циклокомутатора на підвищених частотах, і, отже, розгляд процесів без урахування даного явища є одним з істотних допущень наближеного аналітичного методу. Розробка уточненої моделі системи циклокомутатор - асинхронний двигун представляє, крім того, самостійний інтерес із наступних причин:

1. Режим додаткового відкриття відсікаючих діодів може бути відсутній як при невеликих значеннях місткості комутуючих конденсаторів (що, проте, пов'язано із збільшенням перенапружень), так і при невисоких частотах.

2. Ряд характеристик електромагнітних процесів може бути з високою точністю розрахований без урахування даного явища. Це дозволяє, як показано нижче, виділити достатньо обмежену кількість можливих конфігурацій силової схеми на комутаційних інтервалах і описати процеси невеликим числом систем диференціальних рівнянь. Таким чином, досягається істотне спрощення математичної моделі і зниження часу машинного рахунку.

На інтервалі повторюваності комутаційних процесів, рівному , конфігурація силової схеми міняється тричі відповідно до трьох фізичних етапів:

I етап - етап комутації струмів в двох фазах навантаження, відповідний комутації діодів даної, наприклад, катодної групи циклокомутатора. Тривалість етапу в кутових одиницях вихідної частоти позначаємо .

II етап - міжкомутаційний етап, відлічуваний від моменту закінчення комутації діодів в одній, наприклад, катодній групі до моменту початку комутації тиристорів в іншій, наприклад, анодній групі циклокомутатора.

III етап - лінійного перезаряду конденсаторів анодної групи, відлічуваний від моменту комутації струму в тиристорах анодної групи до моменту початку комутації діодів в цій же групі циклокомутатора. Тривалість етапу визначається в кутових одиницях вихідної частоти інвертування - .

Характер зміни напруги на еквівалентних (() конденсаторах анодної (() і катодної (() груп циклокомутатора, який ілюструє наявність розглянутих вище етапів, показаний на рис. 2.17. Якщо за початок відліку прийняти момент початку комутації діодів VD4 і VD6 в катодній групі циклокомутатора (рис. 2.18), струмів у фазах В і З навантаження, то конфігурація силової схеми на трьох етапах має вигляд, показаний на рис. 2.19.

Рисунок 2.17 - Напруги на комутуючих конденсаторах анодної і катодної груп циклокомутатора при

Саме ці схеми заміщення розглядаються в [7, 8] і в більш пізніх роботах [9, 10], що використовують наближений аналітичний метод розрахунку процесів в системі з відсікаючими діодами.

Рисунок 2.18 - Схема автономного циклокомутатора струму з діодами, що відсікають

Рисунок 2.19 - Схеми заміщення на трьох етапах для першого варіанту структур

Проте дані структури, як випливає з рис. 2.19, існують лише при виконанні умови . При зміні ж режиму асинхронного двигуна від номінального навантаження і перевантаження по струму до холостого ходу можливо, що матиме місце такі співвідношення при і навіть . При цьому виникають другий і третій варіанти структур силової схеми, що характеризуються зникненням міжкомутаційного етапу і виникненням підетапів на інтервалах і . Характер зміни напруги на конденсаторах анодної і катодної груп для другого варіанту структур (виконується умова ) показаний на рис. 2.21. Даний режим характеризується наявністю інтервалу одночасного протікання процесів лінійного перезаряду конденсаторів анодної групи і комутації струмів у фазах двигуна при коливальному перезаряді конденсаторів катодної групи (етап II на рис. 2.17). Конфігурації силової схеми на трьох етапах при прийнятому раніше початку відліку (момент початку комутації діодів VD4 і VD6) показані на рис. 2.20.

Рисунок 2.20 - Схеми заміщення на трьох етапах для другого варіанту структур

Рисунок 2.21 - Напруги на комутуючих конденсаторах анодної і катодної груп циклокомутатора при

На рис. 2.21 показаний характер зміни напруги на конденсаторах, а на рис. 2.30 конфігурації силової схеми циклокомутатора на трьох етапах для третього варіанту структур . В даному режимі на періоді повторюваності існує як інтервал одночасного протікання процесів лінійного перезаряду конденсаторів в одній і коливального (комутації струмів у фазах) в іншій групі циклокомутатора (етап I на рис. 2.17), так і інтервал одночасного лінійного перезаряду конденсаторів обох груп (етап III на рис. 2.17).

Рисунок 2.22 - Схеми заміщення для третього варіантуструктур

Рисунок 2.23 - До визначення варіанту структур силової схеми циклокомутатора - по значенню параметра

На рис. 2.23 показана побудована залежність для двох значень місткості комутуючого конденсатора. З рис. 2.23 видно, що для значення при виникає другий, а при третій варіант структур. Слід також помітити, що граничні значення , відповідні переходу від одного варіанту структур до іншого, істотним чином залежать від значення , тобто конфігурація силової схеми циклокомутатора визначається як режимом електроприводу по струму, так і величиною місткості комутуючих конденсаторів.

2.4 Математична модель системи циклокоммутатор-асинхронний двигун

Повна система рівнянь математичної моделі складається з трьох підсистем: рівняння асинхронного двигуна, рівняння власне циклокомутатора і рівняння ланки постійного струму. Розглянемо послідовно вказані групи рівнянь [9, 10].

Рівняння двигуна записуємо за допомогою результуючих векторів [7]. Рівняння статора і ротора (2.10) записані в системі координат, осі якої суміщені з нерухомими осями статора:

(2.10)

де - частота обертання ротора у відносних одиницях;

- ковзання ротора;

- символ операції диференціювання;

і - параметри схеми заміщення двигуна з урахуванням наявності активних опорів статора і ротора. Рівняння системи (2.10) записані у відносних одиницях, приведені до номінальних даних двигуна і в синхронному масштабі часу, де

.

Перетворимо систему рівнянь (2.10), підставляючи для цього 3 і 4 рівняння в 1 і 2:

(2.11)

де

- індуктивний опір короткого замикання двигуна (перехідний індуктивний опір статора). Представимо рівняння двигуна (2.11) через проекції на ортогональні осі і декартової системи координат. Перше рівняння системи (2.11) (рівняння статора) представляється двома речовинними рівняннями:

(2.12)

З другого рівняння системи (2.11) (рівняння ротора) з урахуванням відносин і одержуємо:

(2.13)

Сумістивши для зручності речовинну вісь з віссю тієї фази трифазної системи координат, в якій в даному періоді відсутня комутація, наприклад з віссю А, одержуємо рівняння зв'язку між проекціями результуючого вектора в трифазній системі координат і його ортогональними проекціями:

(2.14)

Аналогічно записуються рівняння зв'язку для струмів:

(2.15)

З рівнянь статора (2.12) і рівнянь зв'язку (2.14) можна отримати вирази для лінійних напруг на затисках двигуна:

, (2.16)

, (2.17)

, (2.18)

Позитивні напрями струмів і напруг показані на рис. 2.19. Розглянемо рівняння процесів власне в циклокомутаторе для першого варіанту структур на 1-у етапі. Відповідно до схеми (рис. 2.20) можна записати:

(2.19)

Переходячи до запису струмів в ортогональних проекціях, врахуємо, що на даному інтервалі комутація у фазі А двигуна відсутній, тобто , значить . Врахуємо також, що реальний напрям струму протилежно прийнятому на рис. 2.27 позитивному напряму. Тоді одержуємо:

. (2.20)

Рівняння ланки постійного струму для першого варіанту структур має на I-м і II-м етапах наступний вигляд:

. (2.21)

Рівняння (2.21) можна переписати для I-го етапу у вигляді:

. (2.22)

Для другого етапу з урахуванням того, що отримаємо:

. (2.23)

Для третього етапу запишемо рівняння ланки постійного струму у вигляді:

, (2.24)

з якого одержуємо:

. (2.25)

Повна система рівнянь для першого варіанту структур запишеться у вигляді наступної системи рівнянь:

(2.26)

(2.27)

(2.28)

Таким чином загальна система рівнянь розбита на три підсистеми (2.26) - (2.28) відповідно до трьох етапів процесів на інтервалі повторюваності . Її рішення шукатимемо методом припасувало значень на межах етапів. Рішення системи на інтервалі повторюваності циклічно повторюється до отримання збіжності в початкових значеннях двох подальших циклів.

На першому ітераційному циклі як початкові використовуються значення, отримані по наближених аналітичних виразах, визначуваних з (2.26) - (2.28) для сталого режиму роботи

(2.29)

Початкове значення потокозчеплення ротора буде рівне , звідки при отримаємо в проекціях на осі і

(2.30)

Початкове значення напруга на конденсаторі на першому етапі і початкове значення похідної струму циклокомутатора будуть рівні:

(2.31)

Вираз для отримано з (2.22) з урахуванням того, що:

;

.

Значення інтеграла в (2.28) рівно напрузі на конденсаторі в кінці етапу комутації струмів у фазах, узятому із зворотним знаком. Слід помітити, що на всіх циклах розрахунку системи рівнянь на трьох етапах залишаються незмінними, але рішення на кожному розрахунковому циклі треба проводити з урахуванням нових початкових значень, оскільки при черговій комутації система координат стрибком перемішається на кут . При цьому змінюються значення проекцій векторів на осі і .

Відповідно до цього можна записати рівняння зв'язку для початкових і кінцевих значень проекцій потокозчеплення ротора двох подальших циклів:

;

(2.32)

.

Інші початкові значення визначаються таким чином:

;

(2.33)

,

де - початкові значення інтеграла в системі рівнянь (2.26).

Тривалість першого етапу (момент закінчення) визначається з умови:

.

Тривалість другого етапу рівна

,

де - тривалість першого етапу; - тривалість третього етапу, визначувана приблизно.

Оскільки значення визначається приблизно на всіх циклах розрахунку, то після досягнення збіжності в початкових значеннях двох подальших циклів проводиться перевірка правильності вибору . Для цього порівнюється величина напруги на конденсаторі і лінійної напруги двигуна в кінці третього етапу останнього розрахункового циклу. Коректуючи величину у велику або меншу сторону залежно від знака розузгодження і , повторюємо розрахунок до досягнення умови .

Методика складання рівнянь і принцип розрахунку процесів для другого і третього варіанту структур не відрізняється від викладених вище. Відповідно до рис. 2.20 системи рівнянь для другого варіанту на трьох етапах мають вигляд (2.34) - (2.36):

(2.34)

(2.36)

Для зручності відмінності конденсаторів при визначенні початкових умов введені індекси «а» (анодна група) і «к» (катодна група). Тривалість першого етапу (в радіанах поточної частоти)

;

тривалість другого етапу (момент закінчення) визначається по виконанню умови

;

тривалість третього етапу - , де - розрахункова тривалість другого етапу.

Відповідно до рис. 2.22 системи рівнянь для третього варіанту на трьох етапах мають вигляд (2.27) - (2.39):

(2.37)

(2.38)

(2.39)

Тривалість першого етапу (момент закінчення) визначається по виконанню умови

;

тривалість другого етапу - ,

де - розрахункова тривалість першого етапу;

тривалість третього етапу - .

Рішення отриманих систем рівнянь для всіх варіантів структур проводилося чисельною інтеграцією методом Рунге-Кутта четвертого порядку на ЕОМ. Величинами, що змінювались при розрахунку були ковзання двигуна , що характеризують зміну режиму навантаження приводу від холостого ходу до перевантаження по струму, і параметри схеми і , які характеризують відповідно місткість еквівалентного комутуючого конденсатора і індуктивність дроселя, що згладжує.