Індекс рубрикатора НБУВ: З24-01-53

Рубрики:

Техніка високої напруги

Шифр НБУВ: Ж14164 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Досліджено процеси обміну електричною енергією між двома з'єднаними конденсаторами різної ємності, зарядженими до різних напруг. Bстановлено особливості впливу співвідношення ємностей конденсаторів, а також їх початкових напруг на втрати електроенергії при її перерозподілі між конденсаторами. Визначено умови зменшення таких втрат і збільшення коефіцієнта передачі електричної енергії від одного конденсатора до іншого.

Виконано математичне моделювання імпульсно-періодичних перехідних процесів у колах конденсаторів двоканальних напівпровідникових електророзрядних установок. Визначено умови обмеження тривалості аперіодичних перехідних процесів розряду їх конденсаторів на електроіскрове навантаження, опір якого може змінюватися від розряду до розряду. Показано, що в двоканальних установках тривалість аперіодичних розрядів конденсаторів залежить від частоти виникнення іскророзрядних імпульсів у навантаженні і не може перевищувати тривалість їх періоду. Обмеження тривалості аперіодичних розрядів залежить від параметрів розрядного контуру та тривалості процесів відновлення запірних властивостей напівпровідникових (тиристорних) комутаторів. Скорочення тривалості розрядних струмів у навантаженні сприяє підвищенню їх частоти та стабільності імпульсних режимів у навантаженні.

Обгрунтовано підхід до вибору величини індуктивності дроселя в колі зворотного перезаряду конденсатора тиристорних електророзрядних установок з регульованим зворотним зв'язком за напругою (зокрема установок для об'ємного електроіскрового диспергування металів у рідині). Підхід заснований на урахуванні часу відновлення замикаючих властивостей тиристора в розрядному колі таких установок, а також припустимих втрат у колі зворотного перезаряду конденсатора. Результати математичного моделювання перехідних процесів у колах конденсатора таких установок показали, що при правильному виборі величини індуктивності дроселя в колі зворотного перезаряду конденсатора існує можливість включення цього кола до закінчення розрядного процесу конденсатора на навантаження (тобто при зміні конфігурації розрядного кола конденсатора під час його розряду). При цьому втрати під час зворотного перезаряду конденсатора не будуть перевищувати 10 % від енергії, накопиченої в конденсаторі до початку перезаряду.

Цель статьи - анализ переходных процессов в зарядной цепи электроразрядных установок с двумя конденсаторами с учетом изменения начальных условий протекания таких процессов (начального напряжения на конденсаторах и начального тока в зарядной цепи), а также разработка метода регулирования зарядного напряжения таких установок, используя целенаправленное изменение указанных начальных условий. Для проведения исследований использовались положения теоретической электротехники, теория электрических цепей, математическое моделирование в программном пакете MathCAD 12. Получены аналитические выражения и графические зависимости, устанавливающие количественную связь между значением максимального зарядного напряжения установок и величинами начального напряжения на ее конденсаторах и начального тока в цепи. Предложен метод регулирования напряжения заряда электроразрядных установок с двумя накопительными конденсаторами, использующий целенаправленное изменение их начальных напряжений и начального тока в зарядной цепи. Установлено, что напряжение заряда установки можно регулировать, используя два механизма влияния - как изменяя начальный ток в зарядной цепи (прерыванием переходного процесса заряда первого конденсатора в определенный момент времени), так и используя ненулевое начальное напряжение на заряжаемом втором конденсаторе. При этом напряжение заряда можно изменять в 2 раза. Использование данного метода позволяет получить разрядные импульсы сложной формы в технологической нагрузке, поскольку максимальные напряжения заряда первого и второго конденсаторов могут отличаться в 1,5 раза.

Запропоновано підхід до визначення імовірнісних властивостей (функції густини розподілу ймовірностей, функції розподілу ймовірностей, математичного сподівання) електричних характеристик кіл електророзрядних установок, активний опір яких може змінюватися випадковим чином. Передбачено, що такий стохастичний опір характеризується безперервною випадковою величиною, імовірнісні властивості якої відомі. Як приклад були досліджені імовірнісні властивості напруги на конденсаторі в колі першого порядку зі стохастичним активним опором, що має рівномірний розподіл ймовірностей.

Цель статьи - анализ переходных процессов в разрядной цепи накопительного конденсатора электроразрядных установок при изменении ее конфигурации во время разряда и определение целесообразных параметров цепи, при которых процесс разряда, описываемый дифференциальным уравнением третьего порядка, остается затухающим колебательным процессом. Для проведения исследований использовались научные положения теоретической электротехники, теория электрических цепей, теория систем автоматического регулирования и математическое моделирование в программном пакете MathCAD 12. Получены аналитические выражения и графические зависимости, устанавливающие связь между значениями параметров элементов разрядной цепи установок с дополнительной активно-индуктивной цепочкой и характером переходного процесса разряда конденсатора без решения дифференциального уравнения третьего порядка. Используя критерии Вышнеградского и их графические изображения в виде диаграмм, предложена методика определения величины индуктивности дополнительной цепочки, шунтирующей конденсатор электроразрядной установки, для исключения его нежелательного апериодического разряда на стохастическую нагрузку. Использование данного подхода позволяет определить диапазоны целесообразного изменения дополнительной индуктивности при различных сопротивлениях нагрузки для реализации необходимого для технологии переходного процесса - колебательного разряда накопительного конденсатора на нагрузку.

Використано метод багатопараметричних функцій задля спрощення аналізу перехідних процесів розряду конденсатора на електроіскрове навантаження в напівпровідникових електророзрядних установках у разі змінення конфігурації розрядного кола з метою регулювання тривалості імпульсних струмів у навантаженні. На основі проведеного аналізу перехідних процесів у розрядному колі змінної структури таких установок отримано точні аналітичні вирази для розрахунку його електричних характеристик. Визначено доцільні значення моменту підключення та величину додаткової індуктивності, яку необхідно підключати під час розряду конденсатора для зменшення тривалості розрядних струмів та стабілізації технологічного процесу в електроіскровому навантаженні.

Визначено особливості змінення тривалості та характеру перехідних процесів в електророзрядних установках (ЕРУ) у разі шунтування кола розряду їхнього конденсатора додатковим RL-ланцюгом, а не регулюванням зворотних зв'язків за напругою. Досліджено залежності імпульсних струмів та потужностей у навантаженні ЕРУ за зміненням їхньої структури. На основі математичного моделювання визначено доцільні значення затримки в часі підключення додаткового RL-ланцюга після початку розряду конденсатора на навантаження та енергоефективні параметри додаткового ланцюга. Використання отриманих результатів дає змогу зменшити на практиці тривалість імпульсних струмів та збільшити імпульсну потужність у навантаженні, тобто підвищити вихідні динамічні характеристики ЕРУ. В електроіскрових технологіях такий підхід сприяє отриманню електроерозійних порошків з меншими розмірами та кращими експлуатаційними характеристиками.

Виявлено залежності вихідних динамічних характеристик напівпровідникових електророзрядних установок (ЕРУ) з накопичувальними конденсаторами від особливостей змінення величини їхньої ємності. Зокрема обгрунтовано, що за фіксованій тривалості розряду, меншій від тривалості досягнення максимального розрядного струму, збільшення ємності таких накопичувачів викликає збільшення величини кінцевого розрядного струму як у разі формування аперіодичних, так і коливальних розрядів у лінійному опорі технологічного навантаження. Ємність розрядних конденсаторів у таких досліджуваннях змінювалася в широких межах. Досліджено змінення величини розрядного струму в навантаженні за його примусового переривання в певний момент часу. Базуючись на отриманих закономірностях, авторами запропоновано використовувати ємність конденсатора ЕРУ більшу, ніж потрібно задля реалізації у навантаженні максимального значення розрядного струму. Використовуючи в розрядному контурі ЕРУ конденсатор більшої ємності та повністю керований напівпровідниковий ключ, можна отримати необхідне максимальне значення струму за меншій тривалості розрядного процесу. Таким чином, зміненням величини ємності розрядного конденсатора ЕРУ можна регулювати основні динамічні параметри імпульсних струмів у навантаженні - швидкість їхнього наростання та/або їхню тривалість. Такий підхід є доцільним задля підвищення продуктивності ЕРУ, орієнтованих на виробництво дисперсних іскроерозійних порошків металів і сплавів.

Показано електрофізичні особливості формування багатоканальних імпульсних струмів і швидко мігруючих електроіскрінь в шарі струмопровідних гранул електророзрядних установок (ЕРУ) з накопичувальними конденсаторами. Такі особливості дають змогу багаторазово збільшувати продуктивність іскроерозійного диспергування металевих гранул за час протікання одного розрядного струму накопичувальних конденсаторів між електродами ЕРУ. Наведено теоретичне обгрунтування і експериментальне підтвердження багатоканальності іскрових розрядів в шарі струмопровідних гранул. Досліджено вплив величини ємності і напруги заряду накопичувальних конденсаторів на характер перехідних процесів в розрядному колі ЕРУ. Експериментально встановлено залежність ефективного значення активного опору навантаження ЕРУ від величини напруги попереднього заряду її накопичувальних конденсаторів і величини їхньої ємності. Доведено, що збільшення усередненої добротності розрядного контуру з підвищенням напруги заряду батареї конденсаторів ЕРУ викликається зменшенням ефективного значення активного опору шару металевих гранул при протіканні в ньому іскроутворюючих розрядних струмів.

Визначено особливості впливу характеристик різних з'єднувальних провідників на динамічні характеристики електророзрядних установок (ЕРУ), значно (на декілька метрів) віддалених від іскроерозійного навантаження, яким за електроіскрового виробництва дисперсних порошків є міжелектродний проміжок (МЕП) технологічного апарату диспергування (ТАД), заповнений шаром металевих гранул і проточною слабко провідною (бажано діелектричною) рідиною. Експериментально досліджено вплив на динамічні характеристики вказаних ЕРУ (зокрема на середні швидкості наростання та спадання в них розрядного імпульсного струму) конструктивних параметрів таких довгих з'єднувальних провідників, як вита пара, коаксіальний кабель і літцендрат з біфілярною намоткою струмопровідних жил. Обгрунтовано, що за незначної (до 0,5 мкГн) власної конструктивної індуктивності ЕРУ для підключення суттєво віддаленого ТАД практично найбільш доцільним є використання силових коаксіальних кабелів із сучасною зшитою полімерною електроізоляцією.