Введение к работе
Актуальность темы. Работа всевозможных электротехнических устройств и систем, как известно, характеризуется установившимися режимами и переходными процессами. Явления и переходные процессы, наблюдаемые в устройствах и системах, содержащих различного вида нелинейности, реактивности,отличаются от явлений и переходных процессов в устройствах с линейными параметрами более широким многообразием, функциональными возможностями, неоднозначностью.
Нелинейные электрические цепи, устройства и приборы, использующие нелинейные явления находят широкое применение в различных областях техники: электроэнергетике, радиотехнике, автоматике, телемеханике, быстродействующих вычислительных машинах н т.д. Такие явления, как автомодуляция, субгармонические и ультрагармонические колебания, триггерные режимы, феррорезонанс, преобразование частоты и другие, возможны только в устройствах, содержащих нелинейные индуктивности, емкости и активные сопротивления.
Явления и переходные процессы, наблюдаекыее в устройствах, содержащих различного вида нелинейностя играют как полезную, тая и вредную роль.
Инвертирование, выпрямление, преобразование частоты, бесконтактные переключения и т.д», переходные процессы в вентильных, импульсных, реактивных цепях образуют класс устройств, успешно используемых для контроля целостности каналов связи. Это полезные явления. Возможности устройств, построенных при помощи нелинейных электрических цепей постоянно расширяются. Постоянно внедряются новые устройства с новыми характеристиками и свойствами. Устройства, нспользуицие нелинейные явления, обладают рядом ценных свойств: бесконтактны, дешевы и надежны в эксплуатации, малочувствительны к колебаниям напряжения и частоты источника питания.
Переходные процессы, сопровождающие отключение, замыкания, перемеж: ающиеся замыкания на землю в измерительных трансформаторах напряжения, в генераторных системах приводят к возникновению опасных перенапряжений, нарушению устойчивости. Возбуждение феррорезонансных, ультра- и субгармонических колебаний в электрических цепях приводит к возникновению перенапряжений, влияет на качество электроэнергии, снижает порог устойчивости,
затрудняет работу автоматики, релейной защиты, измерительных приборов. Это вредные явления.
Физические процессы, наблюдаемые в нелинейных электрических цепях описываются нелинейными дифференциальными и алгебраическими уравнениями, решение которых в большинстве случаев неизвестно. При исследовании нелинейных дифференциальных уравнений используются асимтотические, графоаналитические, либо численные методы. От выбора аппроксимирующих функций и метода исследования зависит возможность получения достоверных результатов.
При исследовании, проектировании и эксплуатации устройств,использующих для создания рабочих режимов нелинейные явления: каскадных делителей, делителей частоты путем возбуждения субгармонических,автомодуляционных колебаний в резонансных контурах с нелинейной емкостью р-п перехода соответственно в режиме принудительного и автосмещения; переходные процессы: в измерительных трансформаторах напряжения, вентильных, импульсных, реактивных элентричесних цепях, в генераторных системах, необходимо уяснить сущность используемых колебаний, определить границы их возникновения.
Работа направлена на решение актуальной, крупной научной проблемы разработка теоретических основ и методов расчета устройств и систем, содержащих различного вида нелинейности.
В соответствии с изложенным, исследования и расчеты, проведенные в предлагаемой работе являются актуальными.
Цель работы. Разработка теории и методов расчета физических явлений и переходных процессов, наблюдаемых в некоторых устройствах и системах, содеряащих различного вида нелинейности, реактивности, используемых для преобразования частоты, контроля целостности каналов связи, устойчивой работы генераторных систем.
Использование возможностей новых и повышение эффективности действующих устройств путем внедрения результатов исследования, разработок и рекомендаций.
Задачи исследования. Поставленные цели достигаются путем решения следующих задач:
1. Теоретическое обоснование возможности определения коэффици
ентов функций, аппроксимирующих зависимость между мгновенными зна
чениями для идеализированной нелинейной индуктивности, емкости при
помощи аналитических вольтамперных характеристик для действующих
значений. ^_^—
Я*-^азработка~ме"т0дики определения коэффициентов функций, аппроксимирующих зависимость мевду мгновенными значениями для реальной нелинейной индуктивности, емкости при помощи доступных
-s-
эксериментальных вольамперннх характеристик -ля действуюаих значений.
3. Разработка методики определения областей устойчивой генерации субгармонических колебаний порядка 1/2 в резонансном контуре с емкостью р-п перехода в режиме принудительного снещения , в зависимости от параметров цепей и характеристик воздействия.
'f. Теоретическое обоснование возможности устойчивого каскадного деления частоты в резонансных контурах с емкостью р-п перехода в режиме принудительного смещения.
-
Разработка методики определения облаете? устойчивого каскадного деления частоты в резонансных контурах с емкостьз р-п перехода в режиме принудительного смещения.
-
Теоретическое обоснование невозможности устойчивой генерации субгармонических колебаний порядка 1/2 в нерезонансных контурах с емкостью р-п перехода в режиме принудительного смещения.
-
Изучение возможности генерации устойчивых субгармонических колебаний порядка 1/4 в резонансном контуре с емкостью р-п перехода в режиме принудительного смещения.
й. Обоснование возможности генерации устойчивых автомодуляци-онных колебаний в последовательных, параллельно-последовательных контурах с емкостыз р-п перехода в режиме автосмещения исходя из положения точек равновесия на статических характеристиках.
9. Разработка методики построения областей генерации устойчивых автомодуляционных колебаний в последовательных, параллельно-последовательных резонансных контурах с емкостьв р-п перехода в режиме автосмещения в зависимости от параметров цепей и характеристик воздействия.
IU. Теоретическое обоснование возможности возникновения перенапряжений, наблюдаемых при отоплениях, однофазных замыканиях на землю, включениях линии электропередачи на однофазное замыкание на землю в измерительных трансформаторах напряжения.
-
Разработка методики определения величины перенапряжений, возникающих в измерительных трансформаторах напряжения при отключениях, однофазных замыканиях на землю, включениях линии алектро-передачи на однофазное замыкание на землю.
-
Внедрение рекомендаций по снижению или возможному устранению коммутационных перенапряжений, возникающих в измерительных трансформаторах напряжения,
-
Теоретическое обоснование возможности генерации постоянной составляющей, превышающей амплитуду входного воздействия в вентильных и импульсных цепях различной кодификации, используемых для контроля целостности каналов связи.
-є-
-
Разраоотка методики определения постоянной составляющей в вентильных и импульсных цепях различной модификации в зависимости от параметров цепей и характеристик воздействия.
-
Теоретическое обоснование возможности использования реактивных электрических цепей различной модификации для контроля целостности каналов связи.
-
Разработка методики определения электрических величин для реактивных электрических цепей различной модификации в зависимости от параметров цепей и характеристик воздействия.
-
Теоретическое обоснование возможности построения областей устойчивой работы генераторной системы /двух генераторных систем/ в зависимости от параметров, начальных условий и характеристик воздействия.
-
Разработка критерия устойчивой работы генераторной системы /двух генераторных систем/ в зависимости от параметров, начальных условии, характеристик воздействия.
Научная новизна состоит:
І* В разработке теоретических основ и методики определения коэффициентов функций, аппроксимирующих зависимость между мгновенными значениями для идеализированной, реальной нелинейной индуктивности, нелинейной емкости при помочи экспериментальной вольт-амперной характеристики для действующих значений.
2. В разработке теоретических основ и методики определения
областей:
устойчивого каскадного деления частоты в резонансных контурах с емко' тью р-п перехода в режиме принудительного смещения ;
устойчивых автомодуляционных колебаний, в последовательных, параллельно-последовательных резонансных контурах с емкостью р-п перехода в режиме автосмещения.
-
В разработке теоретических основ возможности возникновения и методики определения величины перенапряжений, наблюдаемых при отключениях, однофазных замыканиях на землю, включении линии электропередачи на однофазное замыкание на землю в измерительных трансформаторах напряжения.
-
В разработке теоретических основ возможности генерации
и методики определения постоянной составляющей, превышающей амплитуду ВХОДНОГО НОЗДЄЙСТВИН Ц .цднтипьнму-и—HituvJthf.HijX—ttwmnc—pas=
личной модификации, используемых для контроля целостности каналов связи.
Ь, В разработке теоретических основ возможности использования и методики определения электрических величин для роак-
тивных электрических цапок различной модификации , используемых для контроля целостности каналов связи.
-
В разработке теоретических основ построения областей я определении критерия устойчивой работы генераторной системы /двух генераторных систем/ в зависимости от параметров, начальных условий,характеристик воздействия.
-
В составлении программ и структурных блок-схем для автоматизации исследований и расчетов деления частоты в резонансных
контурах с емкостью р-п перехода в режиме принудительного' и автосмещения, режимов работы реактивных электрических цепей различной модификации, устойчивой работы генераторных систем при помощи ЭВМ, АВМ,
Практическая ценность состоит из внедренных в производство преобразователей частоты на основе резонансных колебательных контуров с емкостью р-п перехода в режиме аьто- и принудительного смещения. Устройств для снижения , устранения перенапряжения в измерительных трансформаторах напряжения. Рекомендациий по оптимизации и повышение степени надежности устройств, используемых для контроля целостности каналов связи., критерия устойчивости генераторных систем.
Основные положения выносимые на зациту: I. Теоретическое обоснование и методика определения коэффициентов функций, аппроксимирующих зависимость между мгновенными значениями для идеализированной, реальной нелинейной индуктивности, емкости при помощи доступных экспериментальных вольтамперных характеристик для действующих значений.
-
Теоретическое обоснование возможности и методика определения областей устойчивой генерации субгармонических колебаний порядка 1/2 в резонансных контурах с емкостью р-п перехода в режиме принудительного смещения.
-
Теоретическое обоснование возможности и методика определения областей устойчивого каскадного деления частоты в резонансных контурах с емкостью р-п перехода в режиме принудительного смещения.
-
Теоретическое обоснование невозможности устойчивой генерации субгармонических колебаний порядка 1/2 п нерезонансных контурах. Результаты, полученные при изучении возможности генерации устойчивых субгармонических колебаний порядка І/ч в резонанс ном контуре с емкостью р-п перехода в режиме принудительного смещения.
Ь, Теоретическое обоснование возможности и методика определения областей устойчивых автомодуляционных колебаний в пос-
дедов&толышх, параллельно-последовательных резонансных контурах с емкостью р-п перехода в режиме автосмещения.
-
Теоретическое обоснование возможности и методика определения величины перенапряжений, возникающих при отключениях, однофазных замыканиях на землю, включениях линии электропередачи на однофазное замыкание на землю в измерительных трансформаторах напряжения.
-
Внедрение устройств и рекомендаций по снижению или возможному устранению коммутационных перенапряжений в измерительных трансформаторах напряжения.
-
Теоретическое обоснование возможности генерации и методика определения постоянной составляющей, превышающей амплитуду входного воздействия а вентильных, импульсных цепях различной модифика- і ции.
-
Теоретическое обоснование возможности использования для контроля целостности каналов оьлзи и методика определения электрических величин в залисимости от параметров и характеристик воздействия реактивных электрических цепей различной модификации.
10. Теоретическое обоснование возможности построения областей,
сформулированные критерии устойчивой работы генераторной системы
/двух генераторнгх систем/ в зависимости от параметров, начальных
условий и характеристик воздействия.
11. Составленные программы и структурные блок-схемы для авто
матизации исследований и расчетов деления частоти в резонансных кон
турах с емкостью р-n перехода в режиме принудительного и автосмещения
режимов работы реактивных электрических цепей различной модификации,
устойчивой работы генераторных систем при помощи ЭВМ, АВМ.
12. Внедренные результаты исследований и разработки.
Реализация и внедрение результатов работы.
Результаты исследования внедрены: в Киевском научно-исследовательском институт;1 иикроприборов /г.Киев/; Украинском отделении института "Гидропроект" ии.С.Я.Жука /г.Харьков 19Б0г./; Украинском отделении института "1 идропроект" им.С.Н.Кука /г.Харьков, 198ч- г./; Xapi ковском центральном предприятии электрических сетей /г.Харьков/; Бряі ском отделении Московской железкой дороги /г.Брянск/.
Внедрение подтверждено одиннадцать» отчетами о хоздоговорных научно-исследовательских работах и актами о внедрении.
Апробация уаЗоты. Основные положения докладывались,обсуждались и были оаобрены на следусцих конференциях и семинарах:
ХУШ. XX У к I 'гт w ""* -р"^^у^^''г'-'г'П-^йп^руЧ1?'г'*^Тнпч"гтг конферен цйи, посвященной Дня радио и Дню связиста, посвященной 75-летию со Дня изобретения радио.Киев, 19G8, 1970; П Республиканской конференции го методам расчета адектркческих цепей, Львов, 1969 ; научно-технической конференции по итогам научных
-я-
работ за 1969 год ХПИ. Харьков, 1970; ІУ Всесоюзной межвузовской конференции по теории и методам расчета нелинейных электрических цепей и систем. Ташкент, 1971; семинаре "Ферриты ж фер-ритные устройства в микроэлектронной аппаратуре". Л., ДЛИТЕ, 1971; XXI Украинской Республиканской научно-технической конференции пошзященной 50-летию образования СССР, Дню радио и Дню связиста. Львов, 1972 /два доклада/; Харьковской областной научно-технической конференции "Радиоэлектроника и управление". Харьков, 1972 /два доклада/; Республиканской конференции "Разработка эффективных методов и средств передачи информации по каналам связи". Севастополь, 1977; Ш научном семинаре "Современные проблемы автоматизации перевозочного процесса на железнодорожном транспорте". Харьков, 1977 /два доклада/; І, Ш, У Всесоюзной научно-технической конфереїздии "Проблемы преобразовательной техники". Киев, 1979, 1988, 1991 /два доклада/; 3-ей Республиканской научно-технической конференции "Современные проблемы энергетики". Киев, 1980; І, Ш Всесоюзной научно-технической конференции "Проблеми нелинейной электротехники". Киев, 1981, 1988; Всесоюзном научно-техническом семинаре"Опыт проектирования и строительства объектов Юлшо-Украинского энергокомплекса и перспективы создания энергокоыплексов". Л., 1984; Восьмой научно-технической конференции по эксплуатации н проектированию устройств релейной защиты и автоматика в энергосистемах ОЭСУ Урала. Свердловск, 1986; техническом семинаре предприятий Харьковэнерго /Полтавская, Сумская, Харьковская обл/. Харьков, 1991; Федеративной конференции потребителей электроэнергии. Санкт-Петербург, 1992; научных семинарах каф.ТОЭ МЭИ М., 1989, 1990.
Публикации.
По результатам работы имеется 45 публикаций, в том числе 30 публикаций в центральных изданиях. Представлено II отчетов по хоздоговорной и научно-исследовательской тематике, выполненных под руководством и при участии автора.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, восьми глав, заключения и содержит 343 страниц текста, 53 страниц рисунков, — страниц таблиц. Библиография включает 2./3 наименований.
-/o-
