Введение к работе
Актутышсть работы. Одним и і путей повышения эффективности действующего и вновь вводимого производства является широкое применение систем автоматизированного управления (САУ), обеспечивающих в конечном итоге повышение качества и снижение себестоимости выпускаемой продукции. В связи с этим возникает ряд задач, связанных с повышением надёжности, точности, быстродействия используемых технических средств (ТС) и устранением или ослаблением внешних факторов, отрицательно влияющих на их работу. Наиболее значимым фактором, отрицательно влияющим на функционирование САУ, является низкое качество напряжения систем электропитания. Частые недопустимые понижения или кратковременные исчезновения напряжения оказывают отрицательное влияние особенно на средства КИПиА: системы контроля, управления, противоаварийной защиты (ПАЗ) и т. д., на которые в подобных ситуациях возложены важнейшие задачи по обеспечению безопасной работы технологических процессов. Одним из средств защиты от подобных нарушений являются системы бесперебойного электропитания (СБЭ), основная идея которых іаключается в использовании избыточного числа источников электропитания. Система электропитания любого промышленного предприятия уже содержит две независимых синхронных и синфазных подсистемы: основную и резервную, и эффективное использование этих подсистем является весьма актуальной задачей. Один из способов построения высоконадёжных систем электропитания для средств КИПиА состоит в параллельном подключении источников питания к общей нагрузке. Однако при гаком включении источников всегда имеет место проблема выравнивающих гоков, другими словами, проблема взаимного влияния подсистем друг на друга.
В связи с этим становится актуальным разработка таких элементов, которые бы позволили решить возникающие проблемы при создании подобных систем.
Данная работа является составной частью комплекса работ по автоматизации технологических объектов ОАО «ТНХК», проводимых Томским политехническим университетом совместно с ТОО «АККО».
Цель диссертационной работы - разработка и исследование однонаправленных пассивных элементов переменного тока (ОНПТ), создание и исследование СБЭ переменного тока, реализующей способ параллельного электропитания на ОНПТ.
Поставленная цель достигается путём решения следующих задач.
-
Исследование особенностей СБЭ переменного и постоянного тока. Обоснование необходимости однонаправленных элементов в СБЭ с параллельным электропитанием.
-
Исследование свойств однонаправленных элементов постоянного и переменного тока, анализ их статических характеристик и определение базового класса устройств для построения ОНПТ.
-
Разработка и анализ схем ОНПТ.
-
Построение математической и имитационной моделей транзисторного ОНПТ и СБЭ.
-
Исследование СБЭ методом имитационного моделирования.
-
Разработка инженерной методики расчета СБЭ и рекомендаций по ее применению.
Научная новизна работы заключается в следующем.
1. Сформулированы основные свойства и исследованы статические характеристики ОНПТ. Определен базовый класс устройств, который является основой для построения ОНПТ.
-
Сформулированы требования к построению ОНПТ и разработаны варианты ОНПТ для однофазной и трёхфазной электрических сетей.
-
Разработаны адекватные математические и имитационные модели ОНПТ и СБЭ.
-
По результатам исследования различных режимов работы определены основные зависимости показателей качества напряжения СБЭ от параметров ОНПТ, параметров источников питания и типов нагрузки. Предложены способы стабилизации показателей качества.
Практическая значимость работы.
-
Разработаны и исследованы практические схемы СБЭ для однофазных и трёхфазных потребителей электрической энергии, которые используются в реальных условиях промышленного предприятия.
-
Разработанные принципиальные схемы устройств защиты транзисторных ключей ОНПТ обеспечивают эффективную защиту в режимах короткого замыкания и нарушения синфазной работы источников электропитания при работе на общую нагрузку.
-
Разработанная методика расчета СБЭ на ОНПТ позволяет быстро и эффективно осуществлять расчёт СБЭ по заданным исходным данным.
Внедрение результатов работы. Разработанные системы бесперебойною электропитания на базе однонаправленных элементов переменного тока, использующие способ параллельного электропитания, внедрены на предприятиях Томского нефтехимического комбината (г. Томск), в том числе на Лзотно-кислородном заводе и Управлении энергоснабжением ОАО "ТНХК".
Апробация результатов работы. Результаты диссертационной работы по различным её разделам докладывались и обсуждались на Отраслевых
6 совещаниях «Проблемы и перспективы развития Томского нефтехимического комбината» (Томск, 1992, 1995, 1996), на Всесоюзной научно-технической конференции «Пути совершенствования разработки программных средств и автоматизированных систем» (Свердловск, 1989), на Всесоюзном научно-техническом совещании «Теоретические и прикладные проблемы создания систем управления технологическими процессами» (Челябинск, 1990), на 15-ой Научно-технической конференции «Электронные и электромеханические системы и устройства» (Томск, 1996).
Публикации результатов работы. Различные аспекты диссертационной работы опубликованы в 11 печатных работах. Основная идея построения ОНПТ защищена патентом Российской Федерации.
Объем и структура диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка литературы и приложений. Работа изложена на 155 листах основного текста, который включает 25 таблиц и 65 рисунка. Список литературы включает 110 наименований на 12 страницах. В приложении приводятся 2 акта о внедрении результатов диссертационной работы на предприятиях ОАО "Томский нефтехимический комбинат" (г. Томск).
