Способ настройки системы компенсации магнитного поля распределительного устройства
Рассмотрена структура параметрической системы автоматической компенсации внешнего магнитного поля, создаваемого токопроводами силовой цепи распределительного устройства вблизи его поверхности. Предложен способ настройки параметров электромагнитов-компенсаторов системы по данным магнитных измерений....
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Електротехніка і електромеханіка |
|---|---|
| Datum: | 2003 |
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України
2003
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143615 |
| 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: | Способ настройки системы компенсации магнитного поля распределительного устройства / В.С. Лупиков // Електротехніка і електромеханіка. — 2003. — № 2. — С. 38-42. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-143615 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Лупиков, В.С. 2018-11-07T17:01:11Z 2018-11-07T17:01:11Z 2003 Способ настройки системы компенсации магнитного поля распределительного устройства / В.С. Лупиков // Електротехніка і електромеханіка. — 2003. — № 2. — С. 38-42. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 2074-272X https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143615 621.316.37 Рассмотрена структура параметрической системы автоматической компенсации внешнего магнитного поля, создаваемого токопроводами силовой цепи распределительного устройства вблизи его поверхности. Предложен способ настройки параметров электромагнитов-компенсаторов системы по данным магнитных измерений. Применение такой системы позволяет эффективно компенсировать магнитное поле до уровня, отвечающего требованиям электромагнитной совместимости. Розглянуто структуру параметричної системи автоматичної компенсації зовнішнього магнітного поля, що створюється струмопроводами силового кола розподільчого пристрою поблизу його поверхні. Запропоновано спосіб настроювання параметрів електромагнітів-компенсаторів системи за даними магнітних вимірів. Застосування такої системи дозволяє ефективно компенсувати магнітне поле до рівня, що відповідає вимогам електромагнітної сумісності. The structure of parametrical system for automatic compensation of the external magnetic field created by conductors of the switchboard power circuit near to its surface is considered. The method providing adjustment of the system electromagnets-equalizers parameters is offered according to magnetic measurements. Application of such system allows effectively compensate the magnetic field up to a level which is meeting the requirements of electromagnetic compatibility. ru Інститут технічних проблем магнетизму НАН України Електротехніка і електромеханіка Електричні машини та апарати Способ настройки системы компенсации магнитного поля распределительного устройства Method providing adjustment of switboard system for compensation of its magnetic field Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Способ настройки системы компенсации магнитного поля распределительного устройства |
| spellingShingle |
Способ настройки системы компенсации магнитного поля распределительного устройства Лупиков, В.С. Електричні машини та апарати |
| title_short |
Способ настройки системы компенсации магнитного поля распределительного устройства |
| title_full |
Способ настройки системы компенсации магнитного поля распределительного устройства |
| title_fullStr |
Способ настройки системы компенсации магнитного поля распределительного устройства |
| title_full_unstemmed |
Способ настройки системы компенсации магнитного поля распределительного устройства |
| title_sort |
способ настройки системы компенсации магнитного поля распределительного устройства |
| author |
Лупиков, В.С. |
| author_facet |
Лупиков, В.С. |
| topic |
Електричні машини та апарати |
| topic_facet |
Електричні машини та апарати |
| publishDate |
2003 |
| language |
Russian |
| container_title |
Електротехніка і електромеханіка |
| publisher |
Інститут технічних проблем магнетизму НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Method providing adjustment of switboard system for compensation of its magnetic field |
| description |
Рассмотрена структура параметрической системы автоматической компенсации внешнего магнитного поля, создаваемого токопроводами силовой цепи распределительного устройства вблизи его поверхности. Предложен способ настройки параметров электромагнитов-компенсаторов системы по данным магнитных измерений. Применение такой системы позволяет эффективно компенсировать магнитное поле до уровня, отвечающего требованиям электромагнитной совместимости.
Розглянуто структуру параметричної системи автоматичної компенсації зовнішнього магнітного поля, що створюється струмопроводами силового кола розподільчого пристрою поблизу його поверхні. Запропоновано спосіб настроювання параметрів електромагнітів-компенсаторів системи за даними магнітних вимірів. Застосування такої системи дозволяє ефективно компенсувати магнітне поле до рівня, що відповідає вимогам електромагнітної сумісності.
The structure of parametrical system for automatic compensation of the external magnetic field created by conductors of the switchboard power circuit near to its surface is considered. The method providing adjustment of the system electromagnets-equalizers parameters is offered according to magnetic measurements. Application of such system allows effectively compensate the magnetic field up to a level which is meeting the requirements of electromagnetic compatibility.
|
| issn |
2074-272X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/143615 |
| citation_txt |
Способ настройки системы компенсации магнитного поля распределительного устройства / В.С. Лупиков // Електротехніка і електромеханіка. — 2003. — № 2. — С. 38-42. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT lupikovvs sposobnastroikisistemykompensaciimagnitnogopolâraspredelitelʹnogoustroistva AT lupikovvs methodprovidingadjustmentofswitboardsystemforcompensationofitsmagneticfield |
| first_indexed |
2025-11-25T20:36:31Z |
| last_indexed |
2025-11-25T20:36:31Z |
| _version_ |
1850524022360506368 |
| fulltext |
38 Електротехніка і Електромеханіка. 2003. №2 ISBN 966-593-254-4
УДК 621.316.37
СПОСОБ НАСТРОЙКИ СИСТЕМЫ КОМПЕНСАЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОГО УСТРОЙСТВА
Лупиков В.С., к.т.н.
Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт"
Украина, 61002, Харьков, ул. Фрунзе, 21, НТУ «ХПИ», кафедра "Электрические аппараты"
Тел. (0572) 40-08-64, E-mail: lupikov@kpi.kharkov.ua.
Розглянуто структуру параметричної системи автоматичної компенсації зовнішнього магнітного поля, що створю-
ється струмопроводами силового кола розподільчого пристрою поблизу його поверхні. Запропоновано спосіб настрою-
вання параметрів електромагнітів-компенсаторів системи за даними магнітних вимірів. Застосування такої систе-
ми дозволяє ефективно компенсувати магнітне поле до рівня, що відповідає вимогам електромагнітної
сумісності.
Рассмотрена структура параметрической системы автоматической компенсации внешнего магнитного поля, созда-
ваемого токопроводами силовой цепи распределительного устройства вблизи его поверхности. Предложен способ
настройки параметров электромагнитов-компенсаторов системы по данным магнитных измерений. Применение
такой системы позволяет эффективно компенсировать магнитное поле до уровня, отвечающего требованиям элек-
тромагнитной совместимости.
ВВЕДЕНИЕ
Для обеспечения требований электромагнитной
совместимости [1, 2] и экологии [3] применяется ком-
пенсация внешнего магнитного поля силового элек-
трооборудования [4]. Распределительные устройства
являются типичными представителями такого элек-
трооборудования. Среди известных методов [5, 6]
наиболее эффективной является автоматическая ком-
пенсация магнитного поля с помощью систем элек-
тромагнитов-компенсаторов [7]. Такие системы из-
вестны как параметрические системы автоматической
компенсации. В качестве параметров систем автома-
тической компенсации в распределительном устрой-
стве выступают токи независимых контуров силовой
цепи [8]. В состав системы компенсации поля распре-
делительного устройства входят датчики тока, элек-
тромагниты-компенсаторы и устройство для форми-
рования их токов [4]. Основные требования к таким
системам формулируются исходя из необходимости
компенсации поля вблизи поверхности распредели-
тельного устройства и возможности настройки пара-
метров электромагнитов-компенсаторов по данным
магнитных измерений. Такой электромагнит пред-
ставляет собой цилиндрическую многовитковую ка-
тушку с ферромагнитным сердечником либо без него,
а ось катушки направлена вдоль одной из конструк-
тивных осей шкафа распределительного устройства.
Выполнение этих требований является сложной тех-
нической задачей.
Для упрощения описания структуры поля и воз-
можности экспериментального определения парамет-
ров источников в настоящее время применяются дис-
кретные модели поля [9, 10]. Объем распределитель-
ного устройства условно разбивается пространствен-
ной сеткой на выделенные объемы, в пределах кото-
рых расположены участки реальных шинопроводов и
токопроводов силовой цепи, являющихся основными
источниками внешнего магнитного поля. Каждый из
образовавшихся выделенных объемов рассматривает-
ся как независимый сосредоточенный источник поля.
Определение его параметров при математическом
моделировании проводится на основании данных о
геометрии шинопроводов и токопроводов и проте-
кающих в них токов с учетом режимов работы рас-
пределительного устройства [11]. При эксперимен-
тальных исследованиях параметры этих источников
определяются путем решения обратной задачи магни-
тостатики, когда по измеренным компонентам напря-
женности внешнего магнитного поля и известных
положениях выделенных объемов внутри пространст-
ва шкафа распределительного устройства определя-
ются параметры источников поля. В общем случае
поле каждого из полученных источников представля-
ется полиномиальным рядом относительно расстоя-
ния между выделенным объемом и точкой измерения
поля [12]. Такой характер зависимости приводит к
проблеме плохой обусловленности при математиче-
ской обработке данных измерений [13], что резко
снижает возможности применения такой модели при
большом числе источников поля.
Среди дискретных моделей следует отметить объе-
диненную дипольную модель [14], в которой каждый из
источников рассматривается как диполь, характери-
зующийся вектором магнитного момента. Использова-
ние объединенной дипольной модели существенно уп-
рощает решение обратной задачи магнитостатики. Уп-
рощение достигается за счет того, что модель поля из
мультипольной становится линейной: напряженность
поля в произвольной точке наблюдения рассматривает-
ся как сумма только дипольных составляющих полей
смещенных диполей. Применение этой модели позволя-
ет преодолеть математические сложности решения об-
ратной задачи магнитостатики и перейти непосредст-
венно к задаче компенсации внешнего магнитного поля
распределительного устройства как совокупности ди-
польных структур – источников поля дипольного типа,
расположенных в выделенных объемах шкафа. Следует
также заметить, что эта модель позволяет использовать
для компенсации внешнего магнитного поля вблизи
поверхности электрооборудования практически весь
арсенал известных средств снижения магнитного мо-
мента [5], подтвердивших на практике высокую эффек-
тивность (в предельном случае до 300 единиц) сниже-
ния уровня магнитного поля на удалении от поверхно-
сти распределительного устройства более трех габари-
тов [15].
ISBN 966-593-254-3 Електротехніка і Електромеханіка. 2003. №2 39
Для компенсации магнитного поля вблизи поверх-
ности распределительного устройства автором разра-
ботан метод балансировки магнитных моментов ди-
польных структур [16]. Задача компенсации внешнего
магнитного поля вблизи поверхности распределитель-
ного устройства при этом сводится к одновременной
компенсации магнитных моментов дипольных струк-
тур. Нерешенной задачей при таком методе компенса-
ции остается настройка параметров электромагнитов-
компенсаторов системы автоматической компенсации.
Целью работы является изложение способа на-
стройки параметров электромагнитов-компенсаторов,
используемых в качестве исполнительных элементов
системы автоматической компенсации.
СТРУКТУРА СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ
КОМПЕНСАЦИИ МАГНИТНОГО ПОЛЯ
В качестве исходной информации для построе-
ния системы автоматической компенсации использу-
ется модель распределительного устройства в виде
системы дипольных структур и условия его компен-
сации.
Каждая из дипольных структур описывается
уравнением, связывающим компоненты вектора маг-
нитных моментов с токами независимых контуров,
участки которых располагаются в выделенном объеме
шкафа распределительного устройства,
∑
=
ϕ=
K
k
jq
kuk
q
u keSIm
1
, (1)
где q
um – компонента вектора магнитного момента q-
й дипольной структуры для соответствующего выде-
ленного объема; Ik, ϕk, – амплитуда и фаза тока k-го
независимого контура силовой цепи распределитель-
ного устройства; q
kuS – проекция вектора площади
части k-го независимого контура силовой цепи, рас-
положенного в q-м выделенном объеме, на направле-
ние u; u – индекс, принимающий значения 1, 2, 3 со-
ответственно для координатных осей x, y, z.
Необходимые и достаточные условия компенса-
ции внешнего магнитного поля формулируются с уче-
том наличия точек нулевого поля вблизи поверхности
распределительного устройства. Такие точки могут
присутствовать в распределении поля одинаково ори-
ентированных пар контуров [17], либо могут быть
искусственно созданы. Система уравнений, описы-
вающих эти условия, имеет вид:
⎪
⎪
⎩
⎪⎪
⎨
⎧
=
=ε+
=ε++
,,1(
;0)(
;0)()(
Qq
rak
mkqq
ΗH
mm
& (2)
где (mq)– вектор магнитного момента q–той диполь-
ной структуры, заданный соотношением (1); (mq)k –
вектор магнитного момента компенсирующего ис-
точника — электромагнита-компенсато-ра, разме-
щаемого при компенсации в этом выделенном объе-
ме; εm – погрешность компенсации магнитного мо-
мента; )( ak rH& - комплексный вектор напряженности
поля, создаваемого электромагнитом-компенсато-ром
в точке нулевого поля; ra – радиус-вектор точки нуле-
вого поля; εH – погрешность компенсации модуля
напряженности в точке нулевого поля; Q – число вы-
деленных объемов распределительного устройства.
Первое из уравнений системы (2) является необ-
ходимым условием компенсации поля во всем внеш-
нем пространстве, за исключением точек нулевого
поля. На основе этого уравнения определяется струк-
тура системы автоматической компенсации поля.
Второе уравнение является достаточным условием,
распространяющимся и на точки нулевого поля. Это
уравнение используется для настройки электромагни-
тов-компенсаторов и контроля компенсации поля.
Использование комплексного вектора напряжен-
ности обусловлено необходимостью учета фазы поля,
создаваемого трехфазной системой токовых контуров
[18], представляющих силовую цепь распределитель-
ного устройства. В общем случае система комплекс-
ных векторов напряженности может быть представ-
лена отдельно для действительной и мнимой состав-
ляющих, создаваемых соответственно косинусными и
синусными составляющими токов независимых кон-
туров силовой цепи. В данной статье для простоты
рассуждений в дальнейшем рассматривается одна из
этих составляющих, так как принципиальных отличий
между ними нет. При необходимости для другой со-
ставляющей поля структура системы компенсации
строится аналогичным образом.
Для точной компенсации магнитного поля
(εm = 0) условия компенсации получаются из системы
(2) и, по сути, сводятся к компенсации каждой ком-
поненты результирующего магнитного момента ди-
польной структуры с помощью электромагнита ком-
пенсатора, ось которого ориентирована вдоль оси
соответствующей компоненты:
,,,;,1;,1
;0
zyxuQqKk
CSISI
k
q
u
q
u
q
u
q
kuk
===
=+∑
(3)
где q
kuS - элемент площади k-го контура q-й диполь-
ной структуры, соответствующий пространственному
направлению u; q
uI , q
uS - ток и элемент площади об-
мотки электромагнита-компенсатора с номером q,
предназначенном для компенсации компоненты маг-
нитного момента в направлении u; q
uC - коэффициент
усиления магнитного момента сердечником электро-
магнита с номером q, равный единице при отсутствии
сердечника.
Знак суммирования в соотношении (3) учитывает
зависимость магнитного момента дипольной структу-
ры от режима работы распределительного устройства,
определяемого комбинацией одновременно включен-
ных фидеров.
Переход от реальных токов независимых конту-
ров силовой цепи Ik, Kk ,1= к слаботочным сигналам
I'ek при их обработке в системе автоматической ком-
пенсации учитывается введением сомножителя 1/p,
/pI I' kk = , (4)
где p – коэффициент передачи датчика тока незави-
симого контура.
С учетом (4) из соотношения (3) получается сле-
дующее выражение тока обмотки электромагнита-
компенсатора, предназначенного для компенсации
40 Електротехніка і Електромеханіка. 2003. №2 ISBN 966-593-254-4
компоненты магнитного момента q-й дипольной
структуры в направлении u,
q
ku
K
k
q
kuek
K
k
q
u
q
u
q
kuku
k
q
u Ip
CS
S
pII βα′=⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛ β
−′= ∑∑
== 11
, (5)
где p – коэффициент передачи датчика тока, приня-
тый одинаковым для всех датчиков; q
kuα - коэффици-
ент соотношения магнитных моментов (элементов
площадей) исходной и компенсирующей дипольных
структур; q
kuβ - коэффициент, характеризующий со-
отношение площадей части и целого контура с номе-
ром k для q-й дипольной структуры,
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
−=α q
u
q
u
kuq
ku CS
S
;
ku
q
kuq
ku S
S
=β . (6)
В качественном отношении структура системы
компенсации содержит такие же блоки, что и система
компенсации магнитного момента распределительно-
го устройства [11], а отличия связаны с количеством
используемых блоков и числом регуляторов парамет-
ров системы, используемых в процессе настройки
электромагнитов-компенсаторов. Максимальное чис-
ло этих регуляторов N определяется числом незави-
симых контуров силовой цепи (K), числом дипольных
структур (Q) и числом компенсируемых компонент
(три) их магнитных моментов и, как следует из соот-
ношения (3), равно
KQN 3= . (7)
В действительности число этих регулировок (7)
может быть уменьшено за счет того, что векторы маг-
нитных моментов некоторых дипольных структур
имеют не три, а одну либо две компоненты.
С точки зрения способа настройки достаточно
ограничиться рассмотрением только тех элементов и
их связей, которые отличаются функциями и обеспе-
чивают необходимые регулировки параметров систе-
мы компенсации. Такое допущение позволяет исполь-
зовать упрощенную схему системы автоматической
компенсации при описании способа настройки элек-
тромагнитов-компенсаторов.
На рис. 1 приведена упрощенная схема связей
блоков системы автоматической компенсации (САК)
однофазного распределительного устройства, обеспе-
чивающих формирование тока электромагнита-
компенсатора, предназначенного для компенсации
выбранной компоненты магнитного момента одной из
дипольных структур.
Распределительное устройство РУ рассматрива-
ется как набор токовых контуров. В состав системы
автоматической компенсации входят датчики токов
ДТ, устройства формирования УФ и электромагниты-
компенсаторы КЭ. Показанный на схеме один из не-
зависимых контуров с номером k обтекается током Ik
(например, косинусной составляющей). На рис. 1 при-
ведена модифицированная схема этого контура (М-
схема), полученная из электрической схемы введени-
ем элемента площади kuS контура [11]. Электриче-
ское сопротивление контура обозначено Zk , а с по-
мощью ключевого элемента Kk обеспечивается вклю-
чение питания контура при подключении соответст-
вующего фидера распределительного устройства. Ток
этого контура Ik является входной величиной для дат-
чика тока ДТk. С выхода датчика тока сигнал kI ′ ,
уменьшенный в p раз относительно входного тока,
подается на устройство формирования УФq, обеспе-
чивающее формирование тока электромагнита-
компенсатора КЭq .
РУ
KkIk
K1,k =
САК ДТ k p
1
Уk
Пq
УС q
Сq
УМq
kI ′
q
kuα
q
kuβ
kI ′
Kq
q
uI
КЭ q q
uS
Q,1q =
p
kI ′ q
kuα
kI ′ q
kuα q
kuβ
∑
k
q
kuα q
kuβ
∑
k
kI q
kuα q
kuβ
Zk
kuS
УФq
Рис. 1. Упрощенная блок-схема системы автоматической
компенсации магнитного поля.
Устройство формирования УФq содержит после-
довательно включенные регулируемый усилитель
контурного тока Уk, переключатель полярности Пq ,
усилитель тока дипольной структуры УСq , сумматор
Сq, усилитель мощности УМq и выключатель КЭq.
Поступающий с выхода датчика тока на вход усили-
теля Уk сигнал изменяется пропорционально на вели-
чину коэффициента его усиления q
kuα (6). Переклю-
чателем полярности Пq обеспечивается выбор поляр-
ности сформированного сигнала q
kukI α′ . Усилителем
тока дипольной структуры УСq с регулируемым ко-
эффициентом усиления q
kuβ формируется сигнал вида
ISBN 966-593-254-3 Електротехніка і Електромеханіка. 2003. №2 41
q
ku
q
kukI βα′ . В результате суммирования аналогичных
сигналов в сумматоре Сq на выходе формируется сиг-
нал q
ku
K
k
q
kukI βα′∑
=1
, который после усиления в p раз в
усилителе мощности УМq равен q
u
q
ku
K
k
q
kuk IIp =βα′∑
=1
и
его структура полностью соответствует структуре
тока компенсации, входящего в соотношения (5).
Сформированный ток q
uI подается в обмотку элек-
тромагнита-компенсатора КЭq, представленного на
схеме элементом площади q
uS . Число компенсацион-
ных электромагнитов, ориентированных вдоль каж-
дой из трех ортогональных осей, в общем случае рав-
но числу дипольных структур Q. Управление подачей
питания на электромагнит-компенсатор при настрой-
ке обеспечивается выключателем q
uK .
Если положить коэффициент 1=βq
ku , то полу-
ченная структура тока компенсации полностью сов-
падает со структурой тока при компенсации магнит-
ного момента распределительного устройства [11].
Это свойство используется при настройке системы
компенсации.
СПОСОБ НАСТРОЙКИ СИСТЕМЫ
КОМПЕНСАЦИИ
При описании способа настройки предполагает-
ся, что все усилители мощности имеют одинаковые
коэффициенты передачи, считается известным поло-
жение точки (точек) нулевого поля [19] и определены
величины компонент магнитных моментов всех ди-
польных структур в результате решения обратной
задачи магнитостатики. Для обеспечения независимой
настройки электромагнитов-компенсаторов использу-
ется свойство точки нулевого поля. Оно заключается
в том, что при внесении дополнительного источника
поля (например, при включении настраиваемого элек-
тромагнита-компенсатора) в состав работающего рас-
пределительного устройства поле в этой точке созда-
ется исключительно этим источником, и напряжен-
ность поля пропорциональна магнитному моменту
источника.
Настройка системы компенсации производится в
два этапа. На первом этапе обеспечивается регули-
ровка усилителей контурных токов и выбор полярно-
сти переключателей, на втором – регулировка усили-
телей токов дипольных структур.
Первый этап включает:
• выбор и подключение настраиваемой обмотки
электромагнита-компенсатора;
• установку коэффициента усилителя мощности
требуемой величины (равной p);
• поочередное подключение одного из незави-
симых контуров силовой цепи распределительного
устройства;
• измерение соответствующей компоненты маг-
нитного момента (mu) распределительного устройст-
ва;
• регулировка коэффициента усиления q
kuα уси-
лителя контурного тока при подключенном k-ом не-
зависимом контуре исходя из условия компенсации
измеряемой компоненты магнитного момента.
Настройка считается выполненной, если величи-
на регистрируемой в результате измерений компонен-
ты магнитного момента равна нулю в пределах тре-
буемой точности настройки.
В результате выполнения операций этого этапа
настройки устанавливаются величины коэффициен-
тов передачи всех усилителей контурных токов и по-
ложения переключателей полярности, чем обеспечи-
вается идентичность временных структур токов сис-
темы автоматической компенсации (по всем режимам
работы распределительного устройства). С помощью
усилителей мощности обеспечивается согласование
уровней обрабатываемых в устройстве формирования
сигналов до уровней, отвечающих реальным токам
контуров силовой цепи распределительного устрой-
ства.
Второй этап включает:
• установку измерительного датчика магнитного
поля в точку нулевого поля;
• поочередное подключение одного из K незави-
симых контуров силовой цепи распределительного
устройства;
• поочередное подключение настраиваемой об-
мотки компенсационного электромагнита КЭq;
• измерение в точке нулевого поля компоненты
напряженности магнитного поля, соответствующей
ориентации настраиваемой обмотки электромагнита-
компенсатора КЭq;
• регулировку коэффициента передачи q
kuβ уси-
лителя тока дипольной структуры УСq для каждого из
K независимых контуров силовой цепи распредели-
тельного устройства в зависимости от требуемого
значения компоненты магнитного момента дипольной
структуры. При регулировке этих коэффициентов в
качестве исходных данных выступают значения ком-
понент магнитных моментов дипольных структур.
Настройка считается выполненной, если регули-
руемая величина компоненты магнитного момента
равна расчетной величине. В результате выполнения
операций второго этапа настройки устанавливаются
величины коэффициентов передачи для всех усилите-
лей токов дипольных структур системы автоматиче-
ской компенсации.
По завершении настройки системы автоматиче-
ской компенсации проводится контроль компенсации
компонент результирующего магнитного момента для
каждого независимого контура силовой цепи (режима
работы) и контроль компенсации напряженности маг-
нитного поля в точках нулевого поля для соответст-
вующих режимов работы распределительного уст-
ройства и, при необходимости, в выборочных точках
контрольной поверхности.
При изменении режима работы распределитель-
ного устройства изменяются токи его независимых
контуров и адекватно им изменяются токи исполни-
тельных элементов, чем обеспечивается автоматиче-
ская компенсация внешнего магнитного поля как
вблизи, так и на удалении от его поверхности.
Эффективность компенсации внешнего магнит-
ного поля с помощью предложенной системы ограни-
42 Електротехніка і Електромеханіка. 2003. №2 ISBN 966-593-254-4
чена тремя составляющими: погрешностью определе-
ния величин магнитных моментов дипольных струк-
тур при решении обратной задачи магнитостатики,
погрешностью датчиков поля и погрешностью регу-
лировки параметров электромагнитов-компенсаторов.
Количественная оценка двух последних составляю-
щих приведена в работе [15] и в пределе не превыша-
ет 0,0034. Погрешность первой составляющей, как
показывают расчеты, может быть снижена до величин
такого же порядка (0,001-0,002). В этой связи ожи-
даемая эффективность компенсации внешнего маг-
нитного поля составляет гарантированно 100 единиц,
что в большинстве случаев достаточно для обеспече-
ния требований электромагнитной совместимости для
распределительных устройств.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1. На основе представления распределительного
устройства в виде системы дипольных структур – вы-
деленных объемов, каждый из которых характеризу-
ется вектором дипольного магнитного момента, и их
зависимости от токов независимых контуров силовой
цепи получена структура параметрической системы
автоматической компенсации внешнего магнитного
поля распределительного устройства. В качественном
отношении эта структура содержит такие же блоки,
что и система компенсации магнитного момента рас-
пределительного устройства: датчики токов незави-
симых контуров, устройства формирования и элек-
тромагниты компенсаторы. Отличия связаны с увели-
чением количества блоков и числа регуляторов пара-
метров системы, используемых в процессе настройки
электромагнитов-компенсаторов.
2. Предложен способ настройки параметров
электромагнитов-компенсаторов в два этапа: по дан-
ным измерений магнитного момента распределитель-
ного устройства и напряженности поля в точке нуле-
вого поля. На первом этапе настройки обеспечивается
согласование временных структур токов системы ав-
томатической компенсации с учетом режимов работы
распределительного устройства, определяемых соче-
танием одновременно включенных фидеров. На вто-
ром этапе производится поочередная балансировка
магнитных моментов электромагнита-компенсатора и
дипольной структуры. Достоинством способа являет-
ся независимость и высокая точность настройки каж-
дого из электромагнитов-компенсаторов.
3. Применение такого способа настройки пара-
метрической системы автоматической компенсации
позволяет эффективно компенсировать внешнее маг-
нитное поле распределительного устройства до уров-
ня, отвечающего требованиям электромагнитной со-
вместимости.
ЛИТЕРАТУРА
[1] ДСТУ 2465-94. Сумісність технічних засобів електрома-
гнітна. Стійкість до магнітних полів частоти мережі.
Технічні вимоги та методи випробувань. Введ. 01.01.95.
- Київ: Держстандарт України, 1994. – 29 с.
[2] ГОСТ Р 50010-92. Совместимость технических средств
электромагнитная. Электрооборудование силовое. Нор-
мы параметров низкочастотного периодического маг-
нитного поля. - Введ. 01.07.93. - М.: Изд-во стандартов,
1993.
[3] Крыжов Г.П., Кравченко О.А. Как защититься от вред-
ного воздействия электромагнитного поля (допустимые
нормы напряженности поля, ограничения на время пре-
бывания в поле без защитных средств) // Электропано-
рама. - № 11. – 2002. – С. 40-42.
[4] Розов В.Ю. Внешние магнитные поля силового электро-
оборудования и методы их уменьшения. – Киев: 1995. –
42 с. – (Препр./НАН Украины. Ин-т электродинамики;
№ 772).
[5] Особенности снижения внешних магнитных полей рас-
пределительных устройств и полупроводниковых пре-
образователей / Розов В.Ю., Ерисов А.В., Лупиков В.С.
– Киев, 1996. – 47 с. – (Препр. / НАН Украины. Ин-т
электродинамики; № 791).
[6] Лупиков В.С. Повышение эффективности методов, при-
меняемых для снижения внешнего магнитного поля
электрооборудования // Технічна електродинаміка. –
2000. - №1. – С. 7-13.
[7] Шидловский А.К., Розов В.Ю. Системы автоматической
компенсации внешних магнитных полей энергонасыщенных
объектов // Техн. электродинамика. – 1996. - № 1. - С. 3-9.
[8] Клименко Б.В., Лупиков В.С. Структура внешнего магнит-
ного поля вблизи поверхности распределительного устрой-
ства // Вестник Харьк. госуд. политехн. ун-та. Сб. науч. тр.
Вып. 65. – Харьков: ХГПУ, 1999. – С. 47-53.
[9] Клименко Б.В., Лупиков В.С., Выровец С.В. и др. Ана-
лиз моделей магнитного поля электрооборудования, ис-
пользуемых при обеспечении электромагнитной совмес-
тимости // Електротехніка і електромеханіка. – 2003. - №
1. – С. 41-48.
[10] Курбатов П.А., Аринчин С.А. Численный расчет электро-
магнитных полей. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 168 с.
[11] Лупиков В.С. Структурный анализ магнитного момента
тока электрических цепей // Технічна електродинаміка. -
1999. - № 4. - С. 9-16.
[12] Яновский Б.М. Земной магнетизм. Т.1.–Л.: ЛГУ, 1964.–445
с.
[13] Себер Дж. Линейный регрессионный анализ. – М.: Мир,
1980. – 456 с.
[14] Лупиков В.С. Теоретическое обоснование объединен-
ной дипольной модели внешнего магнитного поля элек-
трооборудования // Вісник Національного технічного
університету "ХПІ". Зб. наук. праць. – Харьков: НТУ
"ХПИ", 2001. - № 17. – С. 95-102.
[15] Розов В.Ю. Анализ эффективности параметрических
систем автоматической компенсации внешнего магнит-
ного поля энергонасыщенных объектов // Технічна елек-
тродинаміка. - 2002. - № 2. - С. 3-10.
[16] Лупиков В.С. Метод балансировки магнитных момен-
тов при компенсации внешнего магнитного поля распре-
делительных устройств // Електротехніка і електромеха-
ніка. – 2002. - № 3. – С. 47-54.
[17] Лупиков В.С. Компенсация магнитного поля при нали-
чии магнитных аномалий вблизи поверхности распреде-
лительных устройств // Технічна електродинаміка. -
2000. - № 6. - С. 18-24.
[18] Клименко Б.В., Лупиков В.С., Выровец С.В. и др. Ана-
лиз магнитного момента трехфазных цепей // Електроте-
хніка і електромеханіка. – 2002. - № 1. – С. 28-36.
[19] Клименко Б.В., Лупиков В.С., Емельянов В.Л. и др.
Алгоритм определения положения точек магнитных
аномалий вблизи поверхности распределительного уст-
ройства // Вісник НТУ "ХПІ". – 2001. - № 16. – С. 87-92.
Поступила 07.03.03
|