Содержание к диссертации
Введение
1 Состояние вопроса и задачи исследования 14
1.1 Применение повышенной частоты в сельскохозяйственном оборудовании 14
1.2 Общая характеристика преобразователей частоты 15
1.3 Основные требования к источникам питания стригальных машинок 28
1.4 Направление исследований по улучшению энергетических показателей преобразовательных устройств стригальных пунктов 30
1.5 Рабочая гипотеза 31
1.6 Задачи исследования 31
Выводы 32
2 Теоретические положения по улучшению энергетических и массо габаритных показателей преобразователей частоты для стригальных машинок 34
2.1 Анализ серийно выпускаемого преобразователя частоты для стригальных пунктов ИЭ-9405
2.2 Ферромагнитно-вентильные преобразователи частоты
2.3.1 Принцип действия системы «вентильный преобразователь -трансформатор» 42
2.3.2 Определение действующих напряжений преобразователей частоты 49
2.3.3 Принцип действия системы «вентильный преобразователь асинхронный двигатель» 2.4 Составляющие полной мощности вентильных преобразователей 57
2.5 Влияние угла включения вентильных элементов на энергетические показатели преобразователей
2.6 Влияние повышенной частоты на размер и вес асинхронного двигателя 78
Выводы 82
3 Экспериментальные исследования преобразователей частоты для стригальных машинок 84
3.1 Методика экспериментальных исследований 84
3.2 Исследование преобразователя частоты ИЭ-9405 ."87
3.3 Исследование преобразователя частоты на базе системы «вентильный преобразователь — трансформатор» 90
3.4 Исследование преобразователя частоты на базе системы «вентильный преобразователь — асинхронный двигатель»
3.4.1 Математическая модель системы «вентильный преобразователь -асинхронный двигатель»
3.4.2 Планирование эксперимента для системы «вентильный преобразователь - асинхронный двигатель» 103
3.4.3 Влияние несинусоидальности напряжения вентильного преобразователя на характеристики асинхронного двигателя 109
3.5 Исследование электропривода стригальной машинки МСУ-200 при изменении параметров питающего напряжения 118
3.5.1 Влияние отклонения напряжения на выходе преобразователя на работу стригальной машинки 118
3.5.2 Влияние отклонения частоты на работу стригальной машинки 120
3.5.3 Влияние несинусоидальности выходного напряжения преобразователей частоты на работы электродвигателя стригальной машинки 121
3.6 Влияние на сеть вентильных преобразователей 123
Выводы 126
4 Практическая проверка и экономическая эффективность ферромагнитно-вентильных преобразователей частоты 128
Выводы 142
Основные выводы 143
Литература 145
Приложение 1
- Основные требования к источникам питания стригальных машинок
- Ферромагнитно-вентильные преобразователи частоты
- Исследование преобразователя частоты ИЭ-9405
- Практическая проверка и экономическая эффективность ферромагнитно-вентильных преобразователей частоты
Введение к работе
Исторически сложилось так, что в нашем государстве, богатом всеми видами ресурсов, не придавали особого значениям вопросам экономного расходования энергии, и расточительное отношение к ресурсам как бы вошло в норму российской экономики, и, как следствие этого, в настоящее время удельная энергоемкость валового внутреннего продукта в РФ почти в 3 раза выше, чем в странах Западной Европы и в 1,8 раза выше, чем в США, и, к сожалению, продолжает возрастать [45].
Доля энергозатрат в себестоимости продукции и услуг составляет в среднем в промышленности — 18%, а в ряде масштабных производств 40% и д"же 60%, в сельском хозяйстве — 11%, на транспорте - 17%, что снижает конкурентоспособность отечественных товаров не только на внешнем, но и на внутреннем рынке [39].
Первый способ связан со значительными капиталовложениями в развитие генерирующих мощностей, и требуют достаточно длительного периода реализации. По этому пути шло развитие нашей энергетики в течение более 70 лет. Реформа PAD ЕЭС главным образом направлена именно на привлечение инвестиций в развитие генерирующих мощностей. При этом предполагается, что потребителю нужны энергоносители. 11а самом деле ему нужны услуги, которые потребитель может получить от использования энергии. Потому, не отри-цая необходимость строительства новых станций, основной акцент должен быть сделан на повышение эффективности использования энергии. Генеральным направлением по снижению спроса на энергоресурсы может и должно стать энергосбережение, поскольку в настоящее время удельная стоимость всех мероприятий по экономии электроэнергии примерно вдвое меньше удельной стоимости ее производства.
Федеральная энергосберегающая политика зафиксирована в законе «Об энергосбережении» и осуществляется на основе реализации федеральных целевых программ энергосбережения. Среди основополагающих программ можно назвать Федеральную целевую программу «Энергосбережение России (1998 - 2005 гг.)», которая утверждена Постановлением правительства РФ от 24.01.98. г. № 80.
Программа включает 5 подпрограмм, одной из которых является энергосберегающая электротехника, которая предполагает:
• создание элементной базы энергосбережения, в том числе энергосберегающего электротехнического оборудования и комплексов;
• максимальное использование достижений науки и техники в области экономии энергии и максимальная поддержка эффективных в своей деятельности научных подразделений, решающих проблемы энергосбережения.
Потенциал энергосбережения в стране достигает а 40-50% от потребляемых энергоресурсов. Это обуславливает актуальность энергосбережения, а повышение эффективности использования энергии может стать двигателем устойчивого экономического роста в России, поскольку энергетика— основа экономики и существования любого цивилизованного государства.
Сельскохозяйственное производство имеет свои особенности:
• рассредоточенность объектов электрификации и относительно малая мощность большинства потребителей;
• сезонность многих сельскохозяйственных работ;
• относительная сложность организации технического обслуживания и ремонта электрооборудования.
В связи с этим, при разработке нового оборудования применительно к сельскохозяйственному производству, необходимо уделять особое внимание созданию многофункциональных машин и оборудования, переналаживаемого при изменении технологических процессов, видов производимых работ. Решить эту проблему позволяет модульный принцип создания оборудования с использованием унифицированных узлов и агрегатов [31, 53, 72]. В настоящее время в сельскохозяйственном лроизводстве все больше стали использовать оборудование, в состав которого входят устройства, имеющие вентильные преобразователи, которые дают возможность не только повысить качество выполнения различных технологических операций, но и достигнуть при этом существенного снижения энергозатрат.
Однако вентильные преобразователи имеют нелинейные вольтамперные характеристики, что ухудшает энергетические показатели сельских электроустановок из-за искажения формы напряжения и тока в электрической сети и на выходе преобразователей.
Несинусоидальность тока и напряжения вызывает дополнительные потери электроэнергии, наличие высших гармоник в токе и напряжении приводит к ускоренному износу изоляции кабелей, конденсаторов, электрических машин. При этом снижается надежность работы электрооборудования, возрастают затраты на его ремонт, увеличиваются диэлектрические потери и, кроме того, высшие гармоники могут вносить погрешность в результаты измерений и помехи в работу систем релейной защиты, автоматики и телемеханики. Отмеченные недостатки сдерживают применение преобразовательной техники в сельскохозяйственном производстве.
Актуальность темы, В любом современном технологическом оборудовании основным звеном является электропривод, который и потребляет значительную долю электроэнергии, поэтому решению задач по энергосбережению в электроприводе посвящены многочисленные публикации в отечественной и зарубежной литературе [24, 33, 37, 45, 59, 60, 64, 66].
Развитие силовой преобразовательной техники позволяет использовать для питания электродвигателей напряжение с измененными параметрами. Однако, вентильные преобразователи создают дополнительные потери в сети электроснабжения как за счет высших гармоник тока, так и низкого коэффициента мощности, что определяет важность изыскания рациональных путей преобразования параметров электрической энергии.
С учетом технологии стрижки и невысокой квалификации персонала, обслуживающего стригальные пункты, а также особенности работы в климатических зонах с повышенной температурой воздуха, что неблагоприятно сказывается на работе электрооборудования, к источникам питания электропривода стригальных машинок предъявляются следующие требования:
1) простота конструкции и надежность в эксплуатации;
2) возможность длительной работы (10-12 часов) при температуре окружающей среды, иногда превышающей +35°С;
3) возможность выдерживать кратковременные перегрузки.
Преобразователи частоты для электростригальных агрегатов ИЭ-9405,
ИЭ-9406 эксплуатируемые многие годы в овцеводческих хозяйствах России, имеют низкий к.п.д. и крутопадающие внешние характеристики, а нестабильность и несинусоидальность выходного напряжения преобразователей ведет к перегреву обмоток электродвигателя, встроенного в ручку стригальной машинки, что приводит к снижению производительности труда стригалей и значительному сокращению срока службы электродвигателя.
Таким образом, вопросы разработки различных способов преобразования электрической энергии, направленных на улучшение энергетических показателей преобразовательных устройств, создание на этой основе преобразователей частоты с хорошими энергетическими и эксплуатационными показателями для электропривода стригальных машинок является актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является научное обоснование схемных решений преобразователей частоты с улучшенными энергетическими показателями и создание на этой основе преобразователей частоты для электропривода стригальных машинок с улучшенными эксплуатационными и массога-баритными характеристиками.
Объект исследования - преобразователи частоты с управляемыми силовыми вентилями для электропривода стригальных машинок.
Предметом исследования являются закономерности преобразования частоты при различных схемных и конструктивных решениях преобразовательных устройств, их влияние на работу стригальных машинок.
Методы исследования. В диссертации был использован ряд конкретных методов: классификации, статистического наблюдения, сравнительного и факторного анализа, математического планирования эксперимента, физического и математического моделирования и др.
Научная новизна работы. Заключается в развитии теоретических основ преобразователей частоты, разработке модели функционирования системы «преобразователь - двигатель» и методического обеспечения оценки углов включения вентилей. Основные научные результаты, характеризующиеся новизной, заключаются в следующем:
• теоретические положения построения системы «вентильный преобразователь - асинхронный двигатель» с измененным конструктивным исполнением статорной обмотки двигателя, на основе которых созданы преобразователи частоты для электропривода стригальных машинок с улучшенными энергетическими, эксплуатационными и массогабаритными показателями;
• математическая модель системы «вентильный преобразователь - асинхронный двигатель» с пакетом прикладных программ для исследования статических и динамических характеристик асинхронного двигателя, учитывающая несинусоидальность питающего напряжения;
• методика определения оптимальных углов включения вентилей, максимального коэффициента мощности ферромагнитно-вентильных преобразователей частоты и минимального коэффициента искажения синусоиды питающего напряжения.
Техническая новизна работы подтверждена тремя авторскими свидетельствами и тремя патентами на изобретения.
Практическая значимость работы заключается в следующем:
• разработанные и предложенные конструкции преобразователей частоты на базе.системы «вентильный преобразователь - трансформатор» и «вентиль ный преобразователь - асинхронный двигатель» для электропривода стри гальных машинок имеют более высокий КПД и коэффициент мощности, позволяющие уменьшить энергозатраты на стрижку, лучшие качественные показатели выходного напряжения в сравнении с выпускаемыми в настоя щее время преобразователями частоты ИЭ-9405. Это позволяет повысить производительность труда стригалей и уменьшить нагрев электродвигателя стригальной машинки; • пакет прикладных программ для расчетов статических и динамических ре жимов работы системы «вентильный преобразователь - асинхронный дви 12 гатель» с учетом несинусоидальности питающего напряжения может быть использован в научных исследованиях и инженерных расчетах преобразовательных устройств. На защиту выносятся следующие положения: • результаты исследования влияния отклонения выходных параметров преобразователей частоты от номинальных значений на характеристики электропривода стригальных машинок и нагрев обмоток электродвигателя; • математическая модель «вентильный преобразователь - асинхронный двигатель»; • способы улучшения энергетических показателей преобразователей частоты за счет новых схемных решений и выбора оптимальных углов включения и выключения вентилей; • конструкция преобразователя частоты для стригальных машинок на основе системы «вентильный преобразователь - трансформатор»; • конструктивное исполнение источника питания для стригальных машинок на основе системы «вентильный преобразователь - асинхронный двигатель». Апробация результатов исследования. На основе результатов проведенных исследований разработаны и изготовлены опытные образцы ферромаг-нитно-вентильных преобразователей частоты (ФВПЧ), которые после лабораторных испытаний были внедрены в ряде хозяйств Ставропольского края. Модель электропривода повышенной частоты и пакет прикладных программ по расчету статических и динамических характеристик асинхронного двигателя при питании от вентильного преобразователя используются в учебном процессе Ставропольского технологического института сервиса в лекционных курсах и на практических занятиях по дисциплинам «Электротехника и электроника» и «Электропривод». Публикации результатов работы. Результаты проведенных научных исследований по теме диссертации отражены в 15 печатных работах, в том числе в 6 авторских свидетельствах и патентах на изобретения. Основные положения и результаты исследования докладывались на научно - технических конференциях: • Северо-Кавказского государственного технического университета, 1985 -2003 гг.; • Ставропольского государственного аграрного университета, 1989 — 2003 гг.; • Челябинского института механизации и электрификации сельского хозяйства, 1989-1990 гг.; • МЭИ, г. Москва, 1989 г. • СТИС (филиал) ЮРГУЭС, г. Ставрополь, 2000-2003 г. Объем и структура диссертации. Композиционно работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованной литературы, приложений, изложена на 178 страницах, включает 96 рисунков, 7 таблиц, библиографический список из 92 наименований, 25 страниц приложения.
Основные требования к источникам питания стригальных машинок
В настоящее время основными источниками питания высокочастотных стригальных машинок являются асинхронные электромашинные преобразователи частота типа ИЭ-9405. Известно, что сельские сети весьма часто характеризуются довольно резкими колебаниями напряжения, которые отрицательно влияют на работу многих электроприемников, в том числе и на электромашинные преобразователи, которые даже при номинальном напряжении в сети имеют недостаточно жесткую внешнюю характеристику. По данным, приведенным в [35], при коэффициенте мощности нагрузки, равном 0,7 (выше он практически не бывает у групповых и индивидуальных графиков стригальных машинок), к электромашинному преобразователю можно подключать нагрузку, составляющую лишь 43% от номинальной.
Существенным недостатком электромашинных преобразователей является необходимость постоянного и очень тщательного контроля над состоянием токосъемников. Даже при небольшой подработке подшипниковых узлов биение вала приводит к искрению между щетками и кольцами коллектора. Профилактический осмотр и регулировку этих узлов необходимо проводить ежедневно.
С учетом изложенного можно сформулировать следующие основные требования к источникам питания стригальных пунктов: 1. Достаточно высокий КПД во всем диапазоне изменения выходных параметров ПЧ и его нагрузки. Это одно из важнейших требований, так как ПЧ является силовым устройством, через которое передается мощность, потребляемая электродвигателем. 2. Минимальные массогабаритные показатели ПЧ. Это особенно важно при необходимости периодического перемещения его (например, при питании стригальных машинок). Соблюдение этого требования способствует уменьшению массогабаритных показателей самих рабочих механизмов, экономии материалов, транспортных расходов и производственных площадей, 3. Достаточно высокий коэффициент мощности. 4. Высокие показатели надежности. Высокая безотказность ПЧ достигается не только выбором высоконадежных схем и элементов, снижением статических и динамических нагрузок этих элементов, минимизацией их количества, но и обеспечением устойчивости режимов работы всех узлов ПЧ. 5. Обеспечение достаточной стабильности выходного напряжения при колебаниях нагрузки и напряжения в сети. 6. Малая асимметрия по фазам выходного напряжения (или тока). 7. Свободный или управляемый обмен реактивной энергией между ПЧ и электродвигателем, между сетью и электродвигателем или между фазами электродвигателя во всем диапазоне изменения выходной частоты, коэффициента мощности и нагрузки. 8. Минимальное влияние на качество напряжения питающей сети. 9. Минимальное содержание высших гармоник в выходном напря жении (или токе). Это требование обусловлено необходимостью уменьшить потери мощности электродвигателей от токов высших гармоник. 10. Безопасность эксплуатации и ремонтопригодность преобразователей частоты.
Направление исследований по улучшению энергетических показателей преобразовательных устройств стригальных пунктов А При использовании стригальных машинок МСО-77Б с приводом от элек тродвигателя АОЛБ-22/2 гибкий вал привода стригальной машинки создает значительные трудности при стрижке из-за реактивного момента, усили ет утомляемость стригаля и, в конечном итоге, является тормозом для дальнейшего повышения производительности труда.
В связи с этим очевидны преимущества электропривода повышенной частоты, у которого отсутствует гибкий вал, а электродвигатель встроен в стригальную машину.
К электроприводу повышенной частоты стригальной машинки предъявляются следующие основные требования: достаточная надежность и долговечность элементов электропривода; достаточная мощность электродвигателя, обеспечивающая нормальную работу машинки с оптимальными значениями КПД и коэффициента мощности. В связи с этим преобразователь частоты должен отвечать следующим требованиям: обеспечение достаточной стабильности уровня выходного напряжения при колебаниях нагрузки и напряжения в сети; обеспечение стабильности частоты выходного напряжения; обеспечение минимума искажения синусоиды выходного напряжения. В связи с вышеизложенным, направление исследований будет заключаться в разработке преобразователей с возможностью стабилизации напряжения и частоты на нагрузке и минимизации искажения кривой выходного напряжения.
Анализ технических параметров вентильных и электромашинных преобразователей, применяемых в сельскохозяйственном оборудовании, позволяет сделать следующие выводы: 1. В двухзвенных ПЧ осуществляется двойное преобразование энергии (выпрямление и инвертирование), что снижает общий к.п.д. устройства 2. У непосредственных преобразователей частоты выходная частота меньше частоты сети, поэтому данные преобразователи применяются только для питания тихоходных асинхронных двигателей. 3. Коэффициент мощности преобразовательных устройств, использующих в качестве силовых элементов тиристоры, не превышает 0,9, при регулировании напряжения вниз от номинального коэффициент мощности значительно снижается (у НПЧ с естественной коммутацией коэффициент мощности составляет 0,5 - 0,75). 4. Электромашинные преобразователи частоты имеют относительно малый к.п.д (0,6 - 0,75), невысокую перегрузочную способность, низкую надежность. На основе проведенного анализа состояния вопроса была выдвинута рабочая гипотеза: разработка новых схемных решений, позволяющих улучшить энергетические, эксплуатационные и массогабаритные показатели преобразователей частоты за счет использования силовых управляемых вентилей.
Для подтверждения рабочей гипотезы предполагаются следующие задачи ис следован ия 32 научное обоснование новых схемных решений конструкций преобразователей частоты для стригальных машинок; определение степени влияния на рабочие характеристики и нагрев электродвигателя стригальной машинки отклонения номинальных значений напряжения и частоты, а также несинусоидальности выходного напряжения преобразователей; разработка математической модели преобразователя частоты и создание на этой основе пакета прикладных программ для исследования статических и динамических характеристик системы «вентильный преобразователь — асинхронный двигатель» с учетом несинусоидальности напряжения, подаваемого на обмотки двигателя от преобразователя; сравнение расчетных значений основных характеристик преобразователя частоты с экспериментальными данными, и оценка адекватности выведенных зависимостей экспериментальным характеристикам; оценка влияния ферромагнитно-вентильных преобразователей на качество напряжения питающей сети; определение конкурентоспособности разработанных преобразователей в сравнении с однородными серийно выпускаемыми изделиями.
Ферромагнитно-вентильные преобразователи частоты
Ко всем силовым полупроводниковым преобразователям предъявляются следующие конструктивные требования [25,27, 31, 35, 46, 56]; эксплуатационные: обеспечение основных технических характеристик, простота обслуживания, ремонтопригодность; конструктивно-технологические: конструктивная преемственность, технологичность конструкции, доступность комплектующих материалов и узлов; экономические: минимальные затраты труда, времени и материальных средств на разработку, изготовление и эксплуатацию. Все вышеперечисленные требования связаны между собой, некоторые из них могут иметь первостепенное значение в зависимости от назначения, условий эксплуатации, объема выпуска.
Наибольшее влияние на полную технико-экономическую эффективность от внедрения установок повышенной частоты оказывают источники этих частот, поэтому особо важным является вопрос создания надежных и экономичных их конструкций. Комплексное решение этого вопроса возможно при ис-пользовании силовых полупроводниковых элементов, широкое применение которых позволяет существенно упростить технологию изготовления преобразовательных устройств, расширить их функциональные возможности, упростить организацию эксплуатации и ремонта, значительно увеличить коэффициент полезного действия.
Принцип формирования напряжения повышенной частоты заключается в следующем: обмотки силового трансформатора с помощью полупроводниковых управляемых вентилей, работающих в ключевом режиме, подключаются к фазному и линейному напряжению источника питания таким образом, что в выходных обмотках формируется напряжение из участков синусоид питающего напряжения с частотой в п раз больше частоты питающего напряжения.
При изменении характера нагрузки ток и напряжение могут быть сдвинуты по фазе на различный угол, и если в роли ключевых элементов используются тиристоры, то напряжение на тиристоре может принимать и отрицательное значение, поскольку выключение тиристора происходит при переходе тока через нуль (рис. 2.11), а включение в этот момент следующего тиристора недопустимо. На рис. 2.15 представлены зависимости OL„p=f(ip) и anp=f\ (cos р). Из этих зависимостей следует, что при изменении cos 7 первичных цепей трансформатора в пределах 0+0,8 предельно допустимая фаза открытия вентилей изменяется незначительно. Учитывая, что трансформатор всегда обладает определенным собственным индуктивным сопротивлением и нагрузка имеет активно-индуктивный характер, можно сделать вывод, что предельно допустимый угол управления вентилями изменяется незначительно. По условиям работы преобразователь должен включаться на холостой ход, поэтому сопротивление обмотки принимается близким к чисто индуктивному. При этом наличие небольшого, но вполне определенного активного сопротивления обмотки обуславливает некоторый запас по предельному углу включения. 1 0,8 0,6 0,4 0,2 Ocoscp Рисунок 2.15 — Зависимости а =f( p) и апр =f} (cos р)„
В динамических преобразователях частоты имеется возможность в переходных режимах использовать энергию, запасенную во вращающихся частях преобразователя.
Автором разработаны преобразователи частоты на базе асинхронных двигателей [51, 52, 53], которые представляют собой асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и со специально выполненными обмотками статора, блок силовых полупроводниковых вентилей с системой управления, раоо-тающих в ключевом режиме и служащих для подключения обмоток к источнику питания (рис. 2.7).
Конструктивно статорная обмотка АД может быть выполнена в виде двух, трех или четырех полуобмоток на каждый полюс й фазу, уложенных в одни и те же пазы (рис. 2.17) и подключаемых через силовые вентили, работающие в ключевом режиме, к фазному и линейному напряжению, имеющему фазовый сдвиг я/2 (рис. 2.18). На рис. 2.19 показаны осциллограммы напряжений системы ВП-АД.
Исследование преобразователя частоты ИЭ-9405
Существенное влияние на работу стригальных машинок МСУ-200 оказывает источник питания. Отклонение частоты и напряжения от номинальных значении приводят к ухудшению режима работы стригальной машинки и, как следствие этого, к повышению температуры обмоток двигателя. Кроме того, несинусоидальность выходного напряжения преобразователя приводит к появлению высших гармоник тока, что также влечет повышение температуры обмоток.
Как видно из схемы замещения и вытекающих из нее уравнений (3.8) (3.12), величина — - является функцией частоты на выходе АПЧ, т.е. зависит sns от скольжения sn. Следовательно, ток в ветви намагничивания электродвигателя и его магнитный поток будут изменяться с изменением нагрузки на преобразователь. Напряжение на выходе преобразователя, или, иначе говоря, на зажимах статорной обмотки электродвигателя стригальной машинки, также изменяется в зависимости от изменения sn. Одними из важнейших характеристик преобразователя являются его внешние характеристики t/2 = F(h), снятые при различных коэффициентах мощности нафузки.
Как видно из приведенных характеристик, возрастание нагрузки обуславливает снижение напряжения на зажимах АПЧ. Так, при нагрузке с cos ф2= 0,8 и номинальном напряжении, отдаваемая преобразователем мощность составляет 50%. а при нагрузке с cos ф2 = 0,7 — 43%PN.
Большая потеря напряжения в обмотке статора АПЧ при коэффициентах мощности меньших единицы объясняется значительностью размагничивающего действия нагрузки, носящей индуктивный характер и потребляющей в этом случае большую реактивную мощность.
Увеличение угла включения приводит к уменьшению выходного напряжения в практически линейной зависимости. Форма кривой выходного напряжения имеет удовлетворительный вид, если угол не превышает 147...148. Относительное значение выходного напряжения при этом составляет 0,36 UCi
Полученные таким путем опытные данные достаточно хорошо согласуются с теоретически полученными значениями и зависимостями, приведенными нарис. 2.16. Указанные пределы возможной регулировки углов включения позволяют изменять выходное напряжение по абсолютной величине.
На рис. 3.7,6 приведены также зависимости напряжения учетверенной частоты от угла включения в натуральных единицах. По ним можно судить, каким образом осуществляется стабилизация. Так, при входном напряжении, равном 232 В, и угле включения хвкл— \АА напряжение умноженной частоты на первичной обмотке трансформатора равнялось 93 В. Если при том же угле включения напряжение сети уменьшится до 200 Ву то напряжение учетверенной частоты уменьшится до 85 В. Если после этого уменьшить угол включения до 141, напряжение умноженной частоты вновь возрастет до 93 В. Аналогичные рассуждения, но в обратном порядке, могут быть проведены и при увеличении напряжения в сети до 232 В.
Практическая проверка и экономическая эффективность ферромагнитно-вентильных преобразователей частоты
Колебания напряжения в питающей сети приводят и к резким колебаниям выходного напряжения электромашинных преобразователей. В гл. 3 показано, что уменьшение напряжения в сети на 8,6% приводит к уменьшению выходного напряжения преобразователей на 9%. В период производственных испытаний, проведенных в овцеводческих хозяйствах Ставропольского края, наблюдались колебания напряжения в питающей сети от 350 В до 430 В, что составляет -7,9% ...+13,2%.
Эти колебания вызывались подключением к трансформаторной подстанции электроприемников, находящихся на значительном удалении от стригального пункта и устранить их не представлялось возможным. Выходное напряжение электромашинного преобразователя частоты изменялось от 48 В до 30 В (при номинальном напряжении в сети на холостом ходу оно составляло 42 9). Поскольку номинальное напряжение электродвигателей стригальных машинок составляет 36 В, указанные колебания составляют -16,7% ... +33,3% и далеко выходят за рамки допустимых.
Повышение напряжения приводило к сильному перегреву машинок, которое заменялись через каждые 30...40 минут работы; таким образом, каждый стригаль оперировал двумя машинками. Понижение напряжения уже до 32...33 В приводило к неуспешным запускам и самопроизвольному останову наиболее нагруженных машинок, что нарушало нормальный ход производственного процесса.
Этот недостаток неустраним принципиально при использовании электромашинных преобразователей, поскольку в них не предусмотрена регулировка выходного напряжения. Особенностью нагрузки стригальных пунктов, ранее не отмеченной в литературе, является существенное отличие режима работы в первые 2-3 дня от последующего периода стрижки. В первые дни стригали и наладчики машинок восстанавливают либо приобретают навыки в работе, поэтому наблюдаются более частые остановы наиболее нагруженных машинок и неуспешные их запуски. Это вызвано следующими причинами: - недостаточно качественной регулировкой механической части машинок и заточкой ножей; - стремлением стригалей к излишней затяжке режущей пары; - повышенной частотой остановок и запусков машинок в процессе стрижки одной овцы, связанных с изменением положения ее тела.
Точная количественная оценка этих явлений требует специальных исследований на различных объектах для получения достаточно достоверных результатов. По результатам проведенных нами испытаний можно рекомендовать уменьшение мощности нагрузки на один преобразователь на 25%...30%, что может быть достигнуто, например, использованием в первые дни стрижки резервного источника питания.
Естественно, что покупатели отдадут предпочтение наиболее конкурентоспособному товару, т.е. такому, который на единицу своей стоимости (цены) удовлетворяет потребности лучше других конкурирующих товаров. В этих условиях торговля просто неконкурентоспособными товарами лишена какого-либо смысла, поскольку принесет только убытки финансовые и моральные. Однако нет и не может быть раз и навсегда данной, «абсолютной» конкурентоспособности: это связано с рынком, с его постоянно меняющейся конъюнктурой. Очевидно, что покупатель выбирает из двух однородных товаров тот, что дешевле, а из двух однородных товаров с одинаковой ценой тот, у которого потребительские свойства лучше. Следовательно, борясь за покупателя, товаропроизводитель должен: либо снижать цены, либо повышать качество товаров и услуг. Каким образом можно снизить цену товара, услуги?
Объективную основу для этого составляет снижение совокупных затрат, которое в свою очередь, является результатом использования достижений научно-технического прогресса (НТП). Но те же самые достижения НТП позво ляют существенно повышать качество товаров и услуг, их потребительные свойства.
Исследуя рынок и мотивы поведения покупателей, специалисты маркетинга определили такое положение: на тех сегментах рынка, где преобладают покупатели с высокими доходами, выгоднее повышать, используя достижения НТП, потребительские свойства товаров, услуг, чем снижать цены.
В процессе исследования поведения покупателей было также выявлено, что при сравнении и отборе покупателями выигрывает тот товар, услуга, имеющие наиболее высокий показатель: отношение полезного эффекта к стоимости (цене), по сравнению с аналогичными товарами, услугами. Как известно, под полезным эффектом товара понимают степень его нужности, полезности, т.е. потребительную стоимость. Чем больше числитель в формуле (4.1) - полезный эффект товара, услуги, тем больше дробь (4.1), и, напротив, чем больше знаменатель - стоимость (цена) товара, услуги, тем меньше дробь (4.1). В выражении (4.1) содержится суть условия конкурентоспособности їо-вара, услуги. Данное условие конкурентоспособности повторяет вышеприведенные «способы» борьбы товаропроизводителя за покупателя: либо повышение качества, либо снижение цен, а в идеале — и то, и другое вместе. Для оценки конкурентоспособности необходимо пройти три этапа. Этап 1. Анализируют рынок с целью выбора образа или эталона (наиболее конкурентоспособного товара). Именно с этим образцом и проводят сравнение своего товара. Следовательно, образец должен быть лучшим из существующих на рынке однородных товаров, или только еще разрабатываемых товаров (если, например, удалось проникнуть в коммерческую тайну другого предприятия-конкурента). Выбрать товар-образец для сравнения, — один из самых ответственных моментов - стоит ошибиться, и будут искажены результаты всей работы. В самом деле, если неверно определить ориентир, то можно далеко отклониться от верного пути. Ориентирами для выбора образца можно назвать примерно следующие; — эталон должен принадлежать к той же группе товаров, что и сравниваемый с ним; — на исследуемом рынке - образец должен быть наиболее распространенным, поскольку именно ему и отдается предпочтение покупателей. Этап 2. На этом этапе определяют, какие параметры сравниваемого товара и товара-образца целесообразно сопоставлять. Определяя набор параметров сравниваемых товаров для оценки их конкурентоспособности, необходимо обратить внимание на следующее. Одна часть параметров характеризует потребительные свойства товаров, а другая - экономические свойства (цену, стоимость).
Ключевое значение имеет здесь первая часть - потребительные параметры, т.к. именно она особенно важна для анализа конкурентоспособности. Затем устанавливают порядок потребительных параметров по их значимости, как бы иерархию параметров. Эта значимость для потребителей оценивается как бы глазами потребителя. Определяют значимость, «вес» каждого параметра особая группа экспертов, располагающая надежной и достоверной рыночной информацией.
