Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации
В статье предложен метод модификации параметров многоконтурных испытательных устройств при их переводе в новый режим эксплуатации. Показана применимость метода для испытательных устройств с активно-индуктивной нагрузкой. У статті запропоновано метод модифікації параметрів багатоконтурних випробуваль...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Електротехніка і електромеханіка |
|---|---|
| Datum: | 2009 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2009
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143260 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации / А.А. Петков // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 6. — С. 63-66. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859461476125769728 |
|---|---|
| author | Петков, А.А. |
| author_facet | Петков, А.А. |
| citation_txt | Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации / А.А. Петков // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 6. — С. 63-66. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Електротехніка і електромеханіка |
| description | В статье предложен метод модификации параметров многоконтурных испытательных устройств при их переводе в новый режим эксплуатации. Показана применимость метода для испытательных устройств с активно-индуктивной нагрузкой.
У статті запропоновано метод модифікації параметрів багатоконтурних випробувальних пристроїв при їхньому переведенні в новий режим експлуатації. Показано застосування методу для випробувальних пристроїв з активно- індуктивним навантаженням.
In the article, a parameter modification method for multiloop test devices under their switching to a new operation mode is introduced. The method applicability for test devices with an active-reactive load is shown.
|
| first_indexed | 2025-11-24T04:36:03Z |
| format | Article |
| fulltext |
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №6 63
УДК 621.31
А.А. Петков
МОДИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ ПРИ
ПЕРЕВОДЕ ИХ В НОВЫЙ РЕЖИМ ЭКСПЛУАТАЦИИ
У статті запропоновано метод модифікації параметрів багатоконтурних випробувальних пристроїв при їхньому
переведенні в новий режим експлуатації. Показано застосування методу для випробувальних пристроїв з активно-
індуктивним навантаженням.
В статье предложен метод модификации параметров многоконтурных испытательных устройств при их переводе в
новый режим эксплуатации. Показана применимость метода для испытательных устройств с активно-
индуктивной нагрузкой.
ВВЕДЕНИЕ
Постановка проблемы. В настоящее время ис-
пытания технических средств на устойчивость к дес-
табилизирующим электромагнитным факторам осу-
ществляются с использованием широкой номенклату-
ры импульсных воздействий, конкретное применение
которых определяется видом и назначением испытуе-
мых объектов.
Такого рода испытания проводятся в испыта-
тельных лабораториях и центрах, оснащенных специ-
альным оборудованием – высоковольтными импульс-
ными испытательными устройствами (ВИИУ).
Форма испытательных воздействий, формируе-
мых ВИИУ, в общем случае зависит как от парамет-
ров ВИИУ, так и от параметров нагрузки (испытуемо-
го объекта). Наличие широкого диапазона изменения
параметров испытуемых объектов объективно приво-
дит к необходимости корректировки в процессе экс-
плуатации параметров разрядной цепи существующих
ВИИУ для удовлетворения требований к формируе-
мому импульсному воздействию.
Анализ публикаций. Большинство ВИИУ, фор-
мирующих импульсы тока (магнитного поля) мили- и
микросекундного диапазона конструктивно представ-
ляет собой несколько емкостных накопителей энергии
(ЕНЭ), которые параллельно разряжаются на нагрузку
[1 – 3]. Эквивалентная схема таких испытательных
устройств показана на рис. 1.
Рис. 1. Эквивалентная схема испытательного устройства
Обычно испытательные импульсы тока, форми-
руемые в таких устройствах, задаются набором кон-
тролируемых амплитудно-временных параметров
(АПВ) либо аналитическим выражением [4, 5]. Харак-
терные формируемые импульсы тока и их АВП пока-
заны на рис. 2 [4].
Выбор параметров разрядной цепи при проекти-
ровании новых ВИИУ рассмотрен в ряде работ, на-
пример [6 – 8].
а
I
m
a
x
I
3
e
б
Рис. 2. Типовые формы испытательных импульсов тока
и их АВП
Однако в практике проведения испытаний имеет
место также задача перевода существующих ВИИУ в
режим эксплуатации с новой нагрузкой и / или новой
формой импульса тока [7, 9]. Корректировка пара-
метров одноконтурных ВИИУ при его переводе в но-
вый режим эксплуатации рассмотрена в ряде работ,
например [9, 10], но решение задачи корректировки
при использовании нескольких ЕНЭ не нашло долж-
ного отражения в литературе.
Целью настоящей работы является разработка
метода определения параметров разрядной цепи су-
ществующих многоконтурных ВИИУ при изменении
режима их эксплуатации.
МАТЕРИАЛЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
ИССЛЕДОВАНИЯ
Используя теорию подобия [11], можно показать,
что для параллельной работы n ЕНЭ на активно-
индуктивную нагрузку имеют место следующие соот-
ношения для масштабных коэффициентов при фор-
мировании геометрически подобных импульсов тока:
64 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №6
tRL mmm ⋅= (1)
IRU mmm ⋅= (2)
CRt mmm ⋅= (3)
tIJ mmm ⋅= 2 (4)
tIQ mmm ⋅= , (5)
где Rm , Lm , Cm , tm , Um , Im , Jm , Qm – соответ-
ственно масштабные коэффициенты активного сопро-
тивления, индуктивности, емкости, времени, зарядно-
го напряжения, тока, интеграла действия и заряда.
Данные соотношения могут быть использованы
для решения ряда задач модификации параметров
ВИИУ.
Рассмотрим задачу перевода ВИИУ в режим экс-
плуатации с новой нагрузкой.
Задача 1. Пусть имеется ВИИУ, с помощью кото-
рого в нагрузке с параметрами НR , НL формируется
импульс тока с некоторыми АВП. Требуется в новой
нагрузке с параметрами *
НR , *
НL сформировать им-
пульс тока с теми же АВП, что и в исходном режиме
эксплуатации. Постановка задачи в таком виде дает
основание принять 1=tm и 1=Im , что позволяет со-
хранить АВП. Тогда, после подстановки tm и Im в (1)
– (5), соотношение между остальными масштабными
коэффициентами принимает следующий вид:
⎪⎩
⎪
⎨
⎧
===⋅
==
.1;1
;
QJUC
URL
mmmm
mmm
(6)
Изменение нагрузки характеризуется двумя ве-
личинами:
– коэффициентом изменения величины активно-
го сопротивления нагрузки
Н
*
Н*
R
R
mR = (7)
– коэффициентом изменения величины индук-
тивности нагрузки
Н
*
Н*
L
L
mL = . (8)
Анализ первого уравнения системы (6) показыва-
ет, что изменение зарядных напряжений ЕНЭ должно
производится в соответствии с большим значением
одной из двух величин, определяемых по (7) и (8)
( )*** ,MAX LR mmm = , (9)
где *m – коэффициент изменения нагрузки; МАХ () –
функция, возвращающая большее значение из аргу-
ментов.
Тогда система (6) преобразуется к виду
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
===
===
.1;
1
;
*
*
QJC
URL
mm
m
m
mmmm
(10)
Если коэффициент изменения величины актив-
ного сопротивления нагрузки больше коэффициента
изменения величины индуктивности ***
LR mmm >= ,
то в ветвь нагрузки (между точками a и b в схеме, по-
казанной на рис. 1) должна быть введена дополни-
тельная индуктивность (см. рис. 3а), величина кото-
рой равна
*
НН
**
НН
* LLmLLmL RD −⋅=−⋅= . (11)
а
б
Рис. 3. Схемы корректировок нагрузки
Если коэффициент изменения величины актив-
ного сопротивления нагрузки меньше коэффициента
изменения величины индуктивности ***
RL mmm >= ,
то в ветвь нагрузки должно быть введено дополни-
тельное сопротивление (см. рис. 3б), величина кото-
рого определяется по соотношению
*
НН
**
НН
* RRmRRmR LD −⋅=−⋅= . (12)
Соответственно при выполнении условия
**
RL mm = введение дополнительных элементов в
ветвь нагрузки не требуется.
Таким образом, если имеется действующее
ВИИУ, которое в нагрузке с параметрами НR , НL
формирует импульс тока с некоторым набором АВП,
то при переходе в режим эксплуатации с нагрузкой,
имеющей параметры *
НR и *
НL , необходимо:
1. Определить вид и величину дополнительных
элементов и ввести их в ветвь нагрузки в соответст-
вии с (11) или (12);
2. Изменить в соответствии с (10) величины па-
раметров элементов ЕНЭ следующим образом:
kk RmR ⋅= ** ; (13)
kk LmL ⋅= ** ; (14)
CkCk UmU ⋅= ** ; (15)
*
*
m
C
C k
k = , (16)
где nk K1= – номер ЕНЭ.
При этом АВП импульса тока, формируемого в
нагрузке, остаются прежними.
Рассмотрим задачу перевода ВИИУ в режим
формирования нового импульса тока.
Задача 2. Пусть в нагрузке НR , НL формирует-
ся импульс тока с характерным значением тока I и
характерным временем Т (например, как показано на
рис. 2, максимальным значением тока и временем его
достижения; амплитудой второй полуволны и перио-
дом колебаний и т.п.).
Требуется сформировать в этой нагрузке геомет-
рически подобный по форме импульс тока, который
отличается от исходного величинами характерного
времени Т* и характерного значения тока I*.
Тогда коэффициент изменения характерного
времени определится как
ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №6 65
T
T
mt
*
* = , (17)
а коэффициент изменения характерного значения
тока
I
I
mI
*
* = . (18)
Подставив *
tm и *
Im в (1) – (5) в качестве соот-
ветствующих масштабных коэффициентов, имеем:
⎪
⎩
⎪
⎨
⎧
⋅=⋅=
⋅==⋅=
.;
;;
***2*
**
tIQtIJ
IRUtCR
R
L
mmmmmm
mmmmmm
m
m
(19)
В силу того, что активное сопротивление и ин-
дуктивность ветви нагрузки не могут быть уменьше-
ны, должны выполняться следующие условия:
1≥Rm , 1≥Lm . (20)
Положим, что 1* ≥tm , тогда из первого уравне-
ния системы (19) с учетом (20) имеем:
1≥≥ RL mm , (21)
соответственно для варианта 1* <tm
1≥> LR mm . (22)
С точки зрения минимизации запасаемой в
ВИИУ энергии, целесообразно для варианта 1* ≥tm
принять 1=Rm , а для 1* <tm – 1=Lm . Тогда коэф-
фициенты изменения параметров ЕНЭ, а также вели-
чины дополнительных элементов в ветви нагрузки
могут быть определены по соотношениям, приведен-
ным в табл. 1.
Если в качестве подобных величин выступают
характерное время Т и интеграл действия J (или заряд
Q), то предварительно находим коэффициент измене-
ния характерных значений тока, используя (4) (или
(5))
5,0
*
*
*
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
=
t
J
I
m
m
m (или
*
*
*
t
Q
I
m
m
m = ) и решают далее
задачу 2.
Таблица 1
1* ≥tm 1* <tm
1* =Rm *
* 1
t
R
m
m =
**
tL mm = 1* =Lm
**
tC mm = 2**
tC mm =
**
IU mm = *
*
*
t
I
U
m
m
m =
( ) Н
* 1 LmL LD ⋅−= ( ) Н
* 1 RmR RD ⋅−=
Таким образом, если имеется действующее
ВИИУ, которое в нагрузке с параметрами НR , НL
формирует импульс тока с некоторым набором АВП –
Т и I, то при переходе в режим эксплуатации с другим
набором АВП – Т* и I*, необходимо:
1. Определить вид и величину дополнительных
элементов и ввести их в ветвь нагрузки в соответст-
вии с данными табл. 1;
2. Изменить в соответствии с (19) величины па-
раметров элементов ЕНЭ следующим образом:
⎪⎩
⎪
⎨
⎧
⋅=⋅=
⋅=⋅=
,;
;;
****
****
kCkCkUCk
kLkkRk
CmCUmU
LmLRmR
(23)
где nk K1= – номер ЕНЭ.
Можно показать, что, на основании геометриче-
ского подобия импульсов тока, после выполнения
такой процедуры сохранятся отношения характерных
параметров импульса тока и их разностей, например:
;;
43
21
*
4
*
3
*
2
*
1
2
1
*
2
*
1
TT
TT
TT
TT
T
T
T
T
−
−
=
−
−= (24)
.;
43
21
*
4
*
3
*
2
*
1
2
1
*
2
*
1
II
II
II
II
I
I
I
I
−
−
=
−
−= (25)
Рассмотрим задачу перевода ВИИУ в режим экс-
плуатации с новой нагрузкой и формой импульса.
Задача 3. Пусть в нагрузке НR , НL формирует-
ся импульс тока с характерным значением тока I и
характерным временем Т.
Требуется сформировать в новой нагрузке с па-
раметрами *
HR , *
HL геометрически подобный по
форме импульс тока, который отличается от исходно-
го величинами характерного времени Т* и характер-
ного значения тока I*.
Решение поставленной задачи решается путем
последовательного решения двух, ранее рассмотрен-
ных задач:
– изменить нагрузку при сохранении АВП им-
пульса тока;
– изменить АВП импульса тока, сохранив полу-
ченные значения нагрузки.
Отметим особенность решения второй задачи – в
качестве нагрузки следует принять все элементы вет-
ви нагрузки, полученные из решения первой задачи.
Применение полученных решений покажем на
следующем примере.
В исходном режиме генератор А-компоненты
тока искусственной молнии [3], выполненный по схе-
ме, приведенной на рис. 1 и имеющий два ЕНЭ с па-
раметрами R1 = 0,076 Ом; L1 = 2·10-6 Гн;
С1 = 228·10-6 Ф; UC1 = 35·103 B; R2 = 0,18 Ом;
L2 = 1,5·10-6 Гн; С2 = 108·10-6 Ф; UC2 = 35·103 B работа-
ет на RL – нагрузку с параметрами RH = 0,05 Ом;
LH = 1·10-6 Гн. Формируемый импульс тока имеет сле-
дующий АВП: Imax = 2,05·105 A; tmax = 2,9·10-5 c.
Требуется, используя действующую установку, в
новой нагрузке с параметрами RH = 0,1 Ом;
LH = 3·10-6 Гн сформировать импульс тока с следую-
щими АВП: Imax = 5·104 A; tmax = 2·10-5 c.
Производя последовательно решение рассмот-
ренных в статье задач с заданными исходными дан-
ными, приходим к необходимости следующей моди-
фикации параметров ЕНЭ: R1 = 0,331 Ом;
L1 = 6·10-6 Гн; С1 = 0,361·10-6 Ф; UC1 = 37,1·103 B;
R2 = 0,783 Ом; L2 = 4,5·10-6 Гн; С2 = 0,171·10-6 Ф;
66 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2009. №6
UC2 = 37,1·103 B. При этом требуется в цепь нагрузки
ввести дополнительный резистор RD = 0,118 Ом.
Учитывая, что максимальное напряжение заряд-
ки ЕНЭ равно 50 кВ [3], предлагаемая модификация
параметров ЕНЭ может быть осуществлена отключе-
нием части накопительных конденсаторов и введени-
ем, при необходимости, в цепи их разрядки дополни-
тельных резисторов и катушек индуктивности.
ВЫВОДЫ
1. Предложен метод модификации параметров
многоконтурных испытательных устройств при их
переводе в новый режим эксплуатации.
2. Получены соотношения для определения ве-
личины дополнительных элементов, вводимых в цепь
RL-нагрузки для сохранения контролируемых ампли-
тудно-временных параметров импульса тока.
Материалы статьи могут быть использованы для
разработки методов модификации испытательных
устройств других типов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Комплекс высоковольтного испытательного электрофи-
зического оборудования экспериментальной базы НИПКИ
"Молния" НТУ "ХПИ" / М.И. Баранов, Г.М. Колиушко, А.К.
Колобовский, В.И. Кравченко // Вестник Национального
технического университета "Харьковский политехнический
институт". Сборник научных трудов. Тематический выпуск:
Электроэнергетика и преобразовательная техника. – Харь-
ков: НТУ "ХПИ". - №4. – 2004. – С. 3 – 13.
2. Мощные генераторы импульсных напряжений и токов
предельных параметров для тестирования силового элек-
троэнергетического оборудования / М.И. Баранов, В.А. Бо-
чаров, Н.Н. Игнатенко, А.К. Колобовский // Електротехніка
і електромеханіка. – 2003. – №2. – С. 75 – 80.
3. Генератор тока искусственной молнии для натурных
испытаний технических объектов / М.И. Баранов, Г.М. Ко-
лиушко, В.И. Кравченко [и др.] // Приборы и техника экспе-
римента. – 2008. - №3. – С. 81 – 85.
4. Кравченко В.И. Грозозащита радиоэлектронных
средств: Справочник / В.И. Кравченко. – М.: Радио и связь,
1991. – 264 с.
5. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнит-
ные помехи / Кравченко В.И., Болотов Е.А., Летунова Н.И.
– М.: Радио и связь, 1987. – 256 с.
6. Губарев Г.Г. Трехкритериальная оптимизация импульс-
ных источников питания / Г.Г. Губарев, В.В. Конотоп //
Известия Академии наук СССР. Энергетика и транспорт. –
1984. - №6. – С. 66 – 73.
7. Петков А.А. Разряд двух емкостных накопителей энер-
гии на общую нагрузку / А.А. Петков // Вісник
Національного технічного університету "Харківський
політехнічний інститут". Збірник наукових праць. Тематич-
ний випуск: Техніка і електрофізика високих напруг. –
Харків: НТУ "ХПІ". – №34. – 2007. – С. 79 – 85.
8. Фридман Б.Э. Формирование импульса тока при про-
граммируемом разряде емкостного накопителя энергии /
Б.Э. Фридман // Электричество. – 1999. – №6. – С. 42 – 48.
9. Петков А.А. Выбор параметров разрядной цепи генера-
тора импульсов тока при разряде на последовательную ак-
тивно-индуктивную нагрузку /А.А. Петков // Электротехни-
ка. – 1990. – №10. – С. 35 – 36.
10. Кравченко В.И. Параметрический синтез высоковольт-
ного импульсного испытательного устройства с емкостным
накопителем энергии / В.И. Кравченко, А.А. Петков //
Електротехніка і електромеханіка. – 2007. – №6. – С. 70–75.
11. Веников В.А. Теория подобия и моделирования (приме-
нительно к задачам электроэнергетики) / В.А. Веников, Г.В.
Веников. – М.: Высш. школа, 1984. – 439 с.
Поступила 01.07.2009
Петков Александр Александрович, к.т.н., с.н.с.
Научно-исследовательский и
проектно-конструкторский институт "Молния"
Национального технического университета
"Харьковский политехнический институт"
Украина, 61013, Харьков, ул. Шевченко 47,
НИПКИ "Молния"
тел./факс (057) 707-62-80,
E-mail: alexp@kpi.kharkov.ua
A.A. Petkov
Test devices parameters modification of under their
switching to a new operation mode.
In the article, a parameter modification method for multiloop
test devices under their switching to a new operation mode is
introduced. The method applicability for test devices with an
active-reactive load is shown.
Key words – multiloop test device, active-reactive load,
operation mode switching, parameters modification
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-143260 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 2074-272X |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-24T04:36:03Z |
| publishDate | 2009 |
| publisher | Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Петков, А.А. 2018-10-27T15:54:15Z 2018-10-27T15:54:15Z 2009 Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации / А.А. Петков // Електротехніка і електромеханіка. — 2009. — № 6. — С. 63-66. — Бібліогр.: 11 назв. — рос. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143260 621.31 В статье предложен метод модификации параметров многоконтурных испытательных устройств при их переводе в новый режим эксплуатации. Показана применимость метода для испытательных устройств с активно-индуктивной нагрузкой. У статті запропоновано метод модифікації параметрів багатоконтурних випробувальних пристроїв при їхньому переведенні в новий режим експлуатації. Показано застосування методу для випробувальних пристроїв з активно- індуктивним навантаженням. In the article, a parameter modification method for multiloop test devices under their switching to a new operation mode is introduced. The method applicability for test devices with an active-reactive load is shown. ru Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Техніка сильних електричних та магнітних полів Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации Test devices parameters modification of under their switching to a new operation mode Article published earlier |
| spellingShingle | Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации Петков, А.А. Техніка сильних електричних та магнітних полів |
| title | Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации |
| title_alt | Test devices parameters modification of under their switching to a new operation mode |
| title_full | Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации |
| title_fullStr | Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации |
| title_full_unstemmed | Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации |
| title_short | Модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации |
| title_sort | модификация параметров испытательных устройств при переводе их в новый режим эксплуатации |
| topic | Техніка сильних електричних та магнітних полів |
| topic_facet | Техніка сильних електричних та магнітних полів |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143260 |
| work_keys_str_mv | AT petkovaa modifikaciâparametrovispytatelʹnyhustroistvpriperevodeihvnovyirežimékspluatacii AT petkovaa testdevicesparametersmodificationofundertheirswitchingtoanewoperationmode |