Geum.ru
Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям  

На правах рукописи

Сингаевский Николай Алексеевич

теоретические и Схемотехнические основы

силовых полупроводниковых выпрямителей

на базе многофазных трансформаторов

с вращающимся магнитным полем

Специальность:  05.09.03 - Электротехнические комплексы и системы

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени
доктора технических наук


Краснодар - 2011


Работа выполнена

в Кубанском государственном технологическом университете

Научный консультант:

доктор технических наук, доцент

Гайтова Тамара Борисовна

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

Кужеков Станислав Лукьянович

доктор технических наук, профессор Толмачев Владимир Николаевич

доктор технических наук, профессор Сазыкин Василий Георгиевич        

       

Ведущая организация: ОАО КБ Селена

       Защита состоится  "07 " июня  2011 г. в 14.00 на заседании диссертационного совета Д 212.100.06 в Кубанском государственном  технологическом университете по адресу: 350072, г. Краснодар, ул. Старокубанская, 88/4, ауд. 410)

       С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Кубанского
государственного технологического университета

       Автореферат разослан "___ " февраля  2011 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета  Д 212.100.06

кандидат технических наук, доцент               Л.Е. Копелевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность. В настоящее время силовые полупроводниковые выпрямители (СППВ) мощностью от единиц до нескольких сотен киловатт относятся к наиболее востребованным типам преобразователей электрической энергии.

Источники бесперебойного питания компьютерных систем, систем автоматики и телемеханики, радиотехнических комплексов, источники питания оперативных цепей оборудования электрических станций и подстанций, электропривода постоянного тока, сварочного оборудования, судового электрооборудования и электрооборудования летательных аппаратов, систем электроосвещения с энергосберегающим светотехническим оборудованием, систем электрохимической защиты металлических подземных сооружений от коррозии, технологического оборудования сельскохозяйственного назначения - далеко не полный перечень оборудования и систем, в составе которых используются эти преобразователи. При этом область их применения постоянно расширяется.

Большинство современных СППВ выполняется  по трехфазным схемам, которые, с одной стороны, представляют собой симметричную нагрузку по отношению к трехфазной сети, а с другой нн - в меньшей степени подвержены влиянию асимметрии питающих напряжений.

Вместе с тем известно, что полупроводниковые преобразователи с трехфазными схемами выпрямления имеют низкий коэффициент мощности (не более 0,7) и являются мощными источниками кондуктивных помех. При этом высшие гармоники в составе их входных токов приводят к дополнительным потерям на нагрев генераторов и линий электропередачи, вызывают сбои в работе вычислительной техники, устройств связи, автоматики, телемеханики и микропроцессорных систем управления различного назначения, в том числе, включая их собственные системы управления.

Поэтому применение СППВ, особенно в системах электроснабжения с источниками соизмеримой мощности, создает серьезные проблемы в части их электромагнитной совместимости (ЭМС) с оборудованием этих систем.

Известно, что одним из перспективных направлений повышения уровня ЭМС силовых полупроводниковые выпрямителей и улучшения качества преобразования трехфазного переменного тока в постоянный является увеличение фазности выпрямления силовых схем СППВ на базе преобразователей числа фаз или многофазных трансформаторов.

Первые работы в этом направлении были выполнены Климовым Н.С., Бамдасом А.М., Размадзе Ш.М., Ворфоломеевым Г.Н. В этих работах, как правило, рассматривались многофазные СППВ на базе традиционных однофазных или трехфазных трансформаторов с пульсирующим магнитным полем, применение которых на практике не позволяло создать симметричную многофазную систему с приемлемыми удельными технико-экономическими показателями.

Новый импульс развития многофазные СППВ получили в 80-90-е годы после разработки современных технологичных конструкций многофазных трансформаторов с вращающимся магнитным полем (ТВП). Первые разработки  таких ТВП были выполнены научными коллективами под руководством профессора Н.Н. Левина, а затем - профессора Б.Х. Гайтова. На базе новых конструкций ТВП были изготовлены опытные образцы многофазных СППВ, экспериментальные исследования которых подтвердили перспективность  применения ТВП. При этом следует отметить, что в процессе разработки ТВП использовались традиционные методы расчета трехфазных выпрямителей и электрических машин, не учитывающие особенности конструкции и работы ТВП в составе СППВ.

Поэтому диссертационная работа, направленная на разработку теоретических и схемотехнических основ многофазных СППВ на базе ТВП, является актуальной.

Цель работы состоит в решении проблемы повышения качества преобразования трехфазного переменного тока в постоянный в системах электроснабжения ограниченной мощности за счет разработки теоретических положений и схемотехнических решений силовых полупроводниковых выпрямителей на базе трансформаторов с вращающимся магнитным полем, внедрение которых имеет важное отраслевое и хозяйственное значение и вносит значительный вклад в экономику страны.

Задачи исследования.

  1. Разработать новые конструкции ТВП и схемотехнические решения многофазных СППВ на их основе.
  2. Исследовать особенности работы ТВП в составе многофазных СППВ.
  3. Разработать теоретические положения для проектирования многофазных СППВ на базе ТВП с учетом особенностей их работы.
  4. Разработать и исследовать математические модели ТВП и СППВ на их основе в статических и динамических режимах работы.
  5. Провести экспериментальные исследования многофазных СППВ на базе ТВП в статических и динамических режимах работы и дать сравнительную оценку их энергетическим характеристикам.
  6. Разработать рекомендации по практическому применению СППВ на основе ТВП.

Методы  исследования. В диссертационной работе, исходя из постановок решаемых задач и с учетом особенностей исследуемого объекта, использованы классические методы теории электрических и магнитных цепей, методы гармонического анализа и матричного исчисления, численные методы математического моделирования и моделирования в среде MatLab-Simulink, методы теории вероятностей и математической статистики, методы теории планирования эксперимента, а также экспериментальные исследования.

Объект исследования: силовые полупроводниковые выпрямители на базе многофазных ТВП.

Предмет исследования: электромагнитные процессы в силовых полупроводниковых выпрямителях на базе трансформаторов с вращающимся магнитным полем.

Научная новизна. В диссертации получены следующие основные результаты, характеризующиеся научной новизной:

- систематизированы принципы формирования многофазных систем ЭДС в многофазных трансформаторах;

- разработаны новые конструкции многофазных трансформаторов с вращающимся магнитным полем для СППВ, характеризующиеся полной симметрией магнитных и электрических цепей;

- разработаны математические модели, адекватно отображающие электромагнитные процессы в ТВП и СППВ на их основе, которые позволяют исследовать статические и динамические режимы работы СППВ на базе ТВП;

- выявлены особенности работы ТВП в составе СППВ, позволяющие улучшить их технико-экономические показатели при использовании как в двухтактных (мостовых), так и в однотактных (полумостовых) схемах выпрямления;

- разработаны новые схемы соединения многофазных вторичных обмоток ТВП, получены аналитические выражения для их расчета и сформулированы рекомендации по их практическому применению;

- предложена методика расчета ТВП и силовой части СППВ на базе ТВП с учетом особенностей их совместной работы;

- разработаны рекомендации по практическому применению новых схемотехнических решений СППВ на базе ТВП.

Практическая ценность диссертационной работы определяется следующими результатами:

- разработаны новый способ и технология изготовления ТВП с высокими технико-экономическими показателями;

- предложена методика определения оптимальных геометрических размеров ТВП по критерию минимума стоимости активных материалов;

- разработана принципиальная электрическая схема СППВ с девятифазным ТВП;

- разработан девятифазный сварочный выпрямитель типа МСВ-301 с улучшенными по сравнению с аналогами КПД (на 8-10%) и коэффициентом мощности (на 5-8%)  и уменьшенным на 15-20% электропотреблением.

Реализация научно-технических результатов в промышленности. По результатам исследований на предприятии ДОАО Электрогаз ОАО Газпром в филиале Афипэлектрогаз изготовлена серия сварочных выпрямителей  типа МСВ-301.

Производственные испытания полуавтоматов ПДГМ-301 с источниками питания на базе сварочных выпрямителей  МСВ-301 в течение 2007-2010 г.г. показали, что данные полуавтоматы имеют более высокие энергетические и эксплуатационные показатели, чем полуавтоматы ПДГ с источниками питания ВДУ-3020, и могут быть рекомендованы для внедрения в промышленное производство.

Методики расчета ТВП и силовых схем  СППВ на их основе, а также математические модели ТВП и СППВ применяются при разработках сварочного оборудования в ДОАО Электрогаз ОАО Газпром и унифицированных силовых полупроводниковых источников постоянного тока многоцелевого назначения в ООО Атомэлектроприбор (г. Белгород), а также используются в учебном процессе на факультете нефти, газа, энергетики и безопасности КубГТУ по дисциплинам Электрические машины и Электромеханика кафедры электротехники и электрических машин. Образцы сварочного оборудования с МСВ на основе ТВП экспонировались на специализированной выставке-ярмарке Сварка-2007 (10-12 мая 2007 г., г. Сочи) и были удостоены медали За отличное качество продукции и диплома За оригинальные схемотехнические решения, реализованные в сварочном выпрямителе МСВ-301.

Достоверность и обоснованность полученных результатов и выводов диссертационной работы подтверждаются корректностью поставленных задач, обоснованностью принятых допущений и адекватностью используемых при исследовании математических моделей и методов, строгостью выполненных математических преобразований, высокой сходимостью результатов математического моделирования и экспериментальных исследований, признанием результатов исследований научным сообществом, апробацией и результатами внедрения в промышленном производстве.

На защиту выносятся:

1. Новые конструкции многофазных ТВП.

2. Способ и технология изготовления ТВП с высокими технико-экономическими показателями.

3. Математические модели ТВП и СППВ на базе ТВП, которые позволяют исследовать статические и динамические режимы работы СППВ на базе ТВП.

4. Основные теоретические положения по расчету силовой части СППВ на базе ТВП и методика расчета ТВП с учетом особенностей их работы в составе СППВ.

5. Результаты математического моделирования и экспериментальных исследований СППВ на базе девятифазных ТВП в статических и динамических режимах работы.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы были доложены и, после их обсуждения, одобрены: на научно-технической конференции  РВ (Ростов-на-Дону, Ростовское ВВКИУ,  1983), на II-ом Всесоюзном научно-технической семинаре МО СССР (в/ч 67947, 1989), на Всесоюзной научно-технической конференции Проблемы энергосбережения (Киев, АН УССР, 1991), на I-й научно-технической конференции РВ (Краснодар, Краснодарское ВВКИУРВ, 1992), на II-й научно-технической конференции РВ (Краснодар, Краснодарское ВВКИУРВ, 1993), на научно-техническом семинаре РВ Энергетика 2005 (Краснодар, Краснодарское ВВКИУРВ, 1994), на III-й научно-технической конференции РВ (Краснодар, Краснодарское ВВКИУРВ, 1995), на II-й краевой научной конференции молодых ученых Современная проблема экологии (Геленджик, Краснодарский край, 1995), на IV-й научно-технической конференции РВ (Краснодар, Краснодарское ВВКИУРВ, 1996), на научно-практической конференции КубГТУ (Краснодар, 1996), на II-й Международной конференция по электромеханике и электротехнологии (Крым, 1996), на научно-технинченском семинаре РВ Энергетика 2005 (Краснодар, Краснодарское ВВКИУРВ, 1996), на V-й научно-практической конференции РВ (Краснодар, Краснодарское ВВКИУРВ, 1997), на 11-й научно-техниченской конференции Электроприводы переменного тока ЭППТ-98, 24-26 февраля 1998 г. (Екатеринбург, Уральский ГТУ), на III-й Международной конференции по электромеханике и электротехнологии (Клязьма, 1998), на научной конференции КубГАУ по итогам 1998 г. (Краснодар, Министерство c/х и продовольствия РФ, КубГАУ, 1999), на XXVIII-й научной конференции студентов и молодых ученых вузов Юга России (Краснодар, 2001), на XXVIII-й сессии Всероссийского семинара Кибернетика энергетических систем, г. Новочеркасск, 25-26 октября 2006 г., на II-й международной научно-практической конференции Образование и наука без границ - 2006 (Днепропетровск, 2006), на 12-й Всероссийской научно-технической конференции Пути повышения надежности, эффективности и безопасности энергетического производства, 01-05 июня 2009 г. (Краснодарский край, Геленджикский район, с. Дивноморское), на международной научной конференции Технические и технологические системы (Краснодар, КубГАУ, 2009), на I-й Межвузовской научно-практической конференции Автоматизированные информационные и электроэнергетические системы (Краснодар, КубГТУ, 2010), на IХ-й  Международной научно-практической конференции Проблемы и достижения в промышленной энергетике в рамках выставки Энергетика и электротехника - 2010 (г. Екатеринбург, 2010 г.).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 120 печатных работах, включая: 1 монографию, 1 учебник, 38 авторских свидетельств и патентов на изобретения, полезные модели и промышленный образец, а также 14 статей в журналах, входящих в Перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора наук.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи разделов, заключения, списка литературы из 256 наименований, 3 приложений. Работа изложена на 314 страницах машинописного текста, содержит 139 рисунков и 21 таблицу.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражена научная проблема, актуальность темы, сформулированы цель и задачи работы, описаны методы исследований. Приведены основные положения, выносимые на защиту, изложены сведения о научной значимости и практической ценности, реализации и апробации работы.

В первом разделе сформулирована проблема обеспечения качества электрической энергии в системах электроснабжения ограниченной мощности с СППВ, как составная часть проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС) взаимосвязанных технических средств, функционирующих в составе общей системы. Показано, что основные энергетические показатели - коэффициент полезного действия и коэффициент мощности - и уровень ЭМС в целом зависят от гармонического состава входного тока СППВ.

Рассмотрены две группы известных способов обеспечения требуемого уровня ЭМС в системах электроснабжения с СППВ.

Первая группа этих способов основана на использовании устройств искусственного уменьшения уровня искажений - фильтров, компенсаторов реактивной мощнности и фильтрокомпенсирующих устройств.

Искусственные способы эффективны при подавлении маломощных искажений. При увенличении амплитуды и мощности низкочастотных составляющих спектра тока или при значительном увеличении угла фазового сдвига между током и напряжением, массогабаритные показатели реализующих их устройств возрастают до уровня, сопоставимого с массогабаритными показателями элементов электнросилового оборудования СЭС. Поэтому применение искусственных способов в подобных случаях нецелесообразно.

Вторая группа способов обеспечения ЭМС СППВ основана на использовании приемов естественного снижения уровня искажений их входного тока за счет применения новых схемотехнических решений.

Обеспечение ЭМС СППВ на основе естественных способов не только не сопряжено с отрицательными побочными эффектами (например, ухудшением массогабаритных показателей СППВ и СЭС в целом), но и позволяет ослабить или полностью устранить первопричины ухудшения ЭМС, обусловленные реактивным и нелинейным характером СППВ как нагрузки СЭС.

Проведенный анализ показал, что среди естественных способов снижения уровня искажений тока и, как следствие, напряжения на входе СППВ наиболее эффективным является способ, основанный на увеличении фазности выпрямления m.

Известно, что с увеличением m улучшаются энергетические показатели СППВ. При этом также уменьшается коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, что позволяет комплексно решать проблему ЭМС СППВ в составе СЭС.

Для реализации этого способа в составе СППВ целесообразно использовать многофазные трансформаторы (МТ).

Во втором разделе обобщены известные принципы построения и схемотехнические решения МТ с целью их систематизации и классификации. При этом сформулированы пять принципов формирования многофазной системы ЭДС в МТ:

- использование фазового сдвига векторов ЭДС трехфазных систем, обеспечиваемого традиционными схемами соединения их обмоток (звезда, треугольник, зигзаг);

- сложение векторов ЭДС, наводимых в секциях фаз трехфазной вторичной обмотки МТ;

- деление фаз трехфазной вторичной обмотки на части с последующим использованием замкнутых или разомкнутых схем их соединения;

- сложение векторов ЭДС, наводимых в секциях вторичной обмотки МТ, которая (обмотка) образована на основе усовершенствованной схемы Скотта;

- использование явления вращающегося магнитного поля.

Данные принципы положены в основу классификации конструкций МТ. При этом всю совокупность МТ предложено разделить на два вида - традиционные и нетрадиционные.

В традиционных МТ реализуются первые четыре принципах формирования многофазных систем ЭДС. В схемотехнике таких МТ используются традиционные однофазные и трехфазные трансформаторы с пульсирующим магнитным полем.

Нетрадиционные МТ основаны на использовании пятого принципа - известного и широко используемого в электромеханике явления вращающегося магнитного поля. Такие трансформаторы получили название трансформаторов с вращающимся магнитным полем (ТВП).

Анализ типовых схем традиционных МТ показал, что им присущи следующие недостатки:

- при дроблении магнитной системы (формировании ее из нескольких конструктивно законченных однофазных или трехфазных трансформаторов) увеличиваются масса и габариты МТ в целом;

- дискретность числа витков в катушках, из которых формируются фазы многофазной обмотки, затрудняет обеспечение необходимого уровня симметрии многофазной системы ЭДС. Кроме того, секционирование вторичной обмотки на большое число катушек усложняет технологию изготовления МТ;

-        формирование многофазной системы ЭДС за счет использования трехфазных обмоток с различным числом витков обуславливает существенное различие их электромагнитных параметров и осложняет параллельную работу трехфазных трансформаторов, образующих МТ в составе выпрямителя, из-за возникновения между ними уравнительных токов. Для их уменьшения в многофазных выпрямителях используются уравнительные реакторы, которые существенно ухудшают массогабаритные показатели СППВ в целом;

  • применение различных схем соединения обмоток отдельных трехфазных трансформаторов при конструировании МТ усложняет технологию их изготовления;
  • в подобных МТ, как правило, может быть сформирована многофазная система ЭДС только с числом фаз, кратным трем (6-, 9-, 12- фазных и т.д.).

В основе построения большинства ТВП, как правило, используются конструкции асинхронных двигателей с заторможенным ротором. При этом основными элементами ТВП (рисунок 1) являются магнитопроводы магнитосвязанной системы и катушки трехфазной первичной и m-фазной вторичной обмоток.

На рисунке 1 фазные катушки первичной обмотки ТВП обозначены w11, w12, w13, а фазные катушки вторичной обмотки - w21, w22,..., w2m, соответственно. При этом все катушки первичной обмотки имеют одинаковое число витков, выполнены проводом одного и того же сечения и уложены по одинаковой схеме. Катушки вторичной обмотки также одинаковы между собой. От катушек первичной обмотки они отличаются числом витков, сечением провода и в некоторых конструкциях твп - схемой укладки.

Пространственно распределенная трехфазная первичная обмотка при подключении к  трехфазному источнику питания создает в магнитопроводах магнитосвязанной системы вращающееся магнитное поле, которое формирует в пространственно распределенных катушках вторичной обмотки многофазную систему ЭДС с фазовым сдвигом α = π/m.

Такой принцип преобразования трехфазной системы ЭДС в многофазную позволяет существенно упростить конструкцию многофазного трансформатора, повысить его надежность и обеспечить необходимую симметрию многофазной системы ЭДС.

Далее во втором разделе показано, что, благодаря возможности формирования симметричной системы фазных  ЭДС и идентичности параметров фаз вторичной обмотки, эти фазы можно соединять по схемам, характерным только для данного вида МТ - многолучевая звезда, комбинированная звезда, многоугольник, комбинированный многоугольник, кольцевой многоугольник.

В третьем разделе рассмотрены конструктивные схемы ТВП и дана их сравнительная характеристика.

На основе анализа различных конструкций ТВП показано, что по технологическим и экономическим соображениям практический интерес представляют ТВП с витыми магнитопроводами и шихтованными зубцами - рисунок 2. Отмечается, что в процессе формирования вращающегонся магнитного поля в ТВП важную роль играет воздушный зазор между внутренними поверхностями внешних (боковых) магнитопроводов  и зубцами, который формируется одинаковыми по толщине немагнитными прокладками 4.

На основе экспериментальных исследований установлено и в ходе математического моделирования подтверждено, что при отсутствии воздушного зазора нарушается равномерность вращения магнитного поля и формирование симметричной многофазной системы невозможно - рисунок 3. Доказано, что для обеспечения приемлемого (с практической точки зрения) качества преобразования числа фаз в ТВП необходим воздушный зазор, магнитное сопротивление которого не менее чем на порядок больше магнитного сопротивления остальных участков магнитной цепи ТВП.

Показано, что другой важной особенностью всех конструкций ТВП является то, что в любой из них фазные первичная и вторичная обмотки являются двухполюсными и формируются из катушек, число которых k1

и k2 на каждом из полюсов равно

,

(1)

где m1, m2 - число фаз в первичной и вторичной обмотках.

При этом фазные первичные обмотки ТВП могут соединяться по любой из известных схем соединения трехфазных обмоток, а фазные вторичные обмотки - по схемам, которые имеют ряд специфических особенностей, определяющих применение их в СППВ различного назначения - многолучевая звезда, комбинированная звезда, многоугольник, комбинированный многоугольник, кольцевой многоугольник.

Представлены принципиальные электрические схемы соединений обмоток ТВП и соответствующие им векторные диаграммы напряжений, а также аналитические выражения для определения максимальных значений выпрямленного напряжения на выходе СППВ через фазные напряжения вторичных обмоток ТВП.

Предложена методика проектирования многофазного управляемого выпрямителя с учетом фазности выпрямления m, включающая динамический расчет сглаживающего LC фильтра. Выведены формулы  для ориентировочного выбора m с учетом параметров фильтра, достаточных для обеспечения требуемого уровня пульсаций напряжения на нагрузке и его минимального динамического отклонения при заданной длительности переходных процессов. Например, для СППВ с неуправляемым выпрямителем - m следует определять по формуле:

(2)

где: Ксн - коэффициент максимального снижения входного напряжения; Кпот - коэффициент потерь полезной составляющей выпрямленного напряжения; Ксб - коэффициент сброса нагрузки; Кун - коэффициент максимального увеличения входного напряжения; Кпр Ц  коэффициент максимальной статической перегрузки; Кп.вых - коэффициент пульсаций на выходе фильтра; tп - максимальная длительность переходного процесса;  f - частота питающей сети.

Дано описание способа и технологии изготовления ТВП на примере одной из его перспективных конструкций с диаметральной укладкой катушек первичной и вторичной обмоток.

       Изложены принципы изготовления СППВ мощностью более 20 кВА на основе агрегатированного ТВП.

В четвертом разделе изложены теоретические основы расчета силовой части СППВ на базе ТВП с учетом особенностей их работы в составе многофазных СППВ.

       На основе анализа девятифазного управляемого выпрямителя, структурная схема которого представлена на рисунке 4, рассмотрены особенности его функционирования.

Суть этих особенностей заключается в следующем:

  1. В СППВ на основе, например, девятифазного ТВП в течение каждого периода первичного напряжения имеет место одновременное обтекание током нагрузки нескольких вентилей анодной и катодной групп выпрямительного блока и нескольких вторичных фазных обмоток. При однотактном варианте исполнения выпрямительного блока количество таких вентилей и обмоток равно трем-четырем, а в случае двухтактного выпрямительного блока оно увеличивается до семи-восьми. При этом вентили делятся примерно поровну между анодной и катодной группами, а обмотки - между положительной и отрицательной полуволнами протекающего через них тока.

2. При работе ТВП на однотактный выпрямительный блок отсутствует вынужденное намагничивание его магнитопровода. Такое явление, как известно, наблюдается при использовании в составе однотактных выпрямителей классических трансформаторов, вследствие чего приходится увеличивать их (трансформаторов) габаритную мощность.

Важной особенностью работы ТВП в составе СППВ является и то, что в токах всех фаз вторичной обмотки доминирует первая гармоническая составляющая, за счет чего кривые фазных токов первичной обмотки ТВП по форме приближаются к синусоиде. В результате этого уменьшаются искажения кривой напряжения питающей сети.

На основе классических методов расчета трансформаторов с пульсирующим магнитным полем и асинхронных машин получены аналитические зависимости для расчета геометрических размеров и конструктивных  параметров ТВП.

Выведены формулы для расчета типовой мощности ТВП с различными схемами соединения вторичных обмоток.

Исходя из критериальной модели ТВП как электромагнитного элемента, представленной в виде:

- = Цс + Цм = kcVccCc + kмVммCм,

(3)

где:  Ц, Цс, Цм - стоимости активных материалов - общая стоимость, стоимость стали и стоимость меди, соответственно; kc и kм - коэффициенты заполнения элементов магнитной системы ТВП сталью и поперечного сечения катушек медью; Vc и Vм - объемы магнитопровода (стали) и обмоток (меди); c и м - плотности стали и меди; Cc и Cм - стоимости 1кг активных материалов ТВП (стали и меди),

предложена методика минимизации стоимости активных материалов ТВП на основе оптимизации геометрических размеров его элементов при различном числе фаз вторичной обмотки.

Изложены рекомендации по выбору схем соединения многофазной вторичной обмотки ТВП с учетом характерных для них соотношений между фазными  и выпрямленным напряжениями - таблица 1.

Таблица 1 - Выпрямленное напряжение СППВ с девятифазным ТВП при угле управления =0

Схема соединения вторичной обмотки ТВП

Выпрямленное напряжение

Udm

Ud

Комбинированный треугольник

Udm = U2m =U2 = 1,41U2

1,37U2

Комбинированная звезда

Udm = U2m = U2 = 2,45U2

2,38U2

Многолучевая

звезда

Udm = 2U2mcos =

= 2U2 cos = 2,65U2

2,57U2

Продолжение таблицы 2

Кольцевой

многоугольник

Udm = = = = = 4,08U2

3,96U2

Многоугольник

Udm = = = 4,15U2

4,03U2

Рассмотрены особенности расчета параметров вентилей в СППВ на базе ТВП и дана их сравнительная характеристика (таблица 2) с помощью коэффициента схемы  выпрямления kсх,  коэффициентов использования вентилей по напряжению kU и току kI, а также коэффициента использования (превышения расчетной мощности) трансформатора kпр.

Таблица 2 - Сравнительные характеристики выпрямителей

Выпрямитель

kсх

kU

kI

kпр

9-фазный мостовой на основе ТВП со вторичной обмоткой, соединенной по схеме:

- многолучевая звезда

2,57

1,03

0,25

1,539

- комбинированная звезда

2,38

1,03

0,25

1,026

- комбинированный треугольник

1,37

1,03

0,30

1,020

- кольцевой многоугольник

3,96

1,03

0,40

1,015

- многоугольник

4,03

1,03

0,40

1,034

3-фазный мостовой выпрямитель (схема Ларионова)

2,34

1,05

0,58

1,050

В пятом разделе представлена математическая модель СППВ на базе ТВП в соответствии со схемой замещения СППВ, показанной на рисунке 5.

При этом в силу симметричности конструкции ТВП принято:

LA = LB = LC = L;

L21= L22=Е= L29= L2;

MAB = MBC = MCA = M1;

RA = RB = RC = R;

R21= R22 =Е= R29 = R2, 

(4)

где: L, L2 - индуктивности фазы первичной и вторичной обмоток; M1 - взаимная индуктивность между фазами первичной обмотки; R, R2 - активные сопротивления фаз первичной и вторичной обмоток.

С учетом принятых обозначений, электрической цепи по рисунку 5 соответствуют следующие системы уравнений:

для узлов a, b:

iA + iB + iC = 0;  (5) 

i21 + i22 +Е+ i29= 0;

для узлов c, d,..., k (всего таких узлов 9):

i21 + i1A - i1K = 0;        

i22 + i2A - i2K = 0;  (6) 

Е;

i29 + i9A - i9K= 0;

для узла l:

i1A + i2A +Е+ i9A - iн = 0. (7) 

Для первого и второго контуров:

LрiA+ RiA+ MA,21рi21+ MA,22 рi22+Е+ MA,29рi29- LрiB- RiB- MB,21рi21-

- MB,22⋅рi22 -Е- MB,29рi29 + M1рiB + M1рiC - M1рiA - M1рiC = uAB;

LрiB+ RiB+ MB,21рi21+ MB,22рi22+Е+ MB,29рi29- LрiC- RiC- MC,21рi21-

- MC,22 рi22 -Е- MC,29рi29 + M1рiC  + M1рiA - M1рiB - M1рiA= uBC.

 

  (8)

Для контуров 3, 4,..., 10 (всего таких контуров 8):

L2рi21+ R2i21+ MA,21рiA+ MB,21рiB+ MC,21рiC- R1Ai1A+ R2Ai2A- L2рi22-

- R2i22- MA,22рiA- MB,22рiB- MC,22рiС+ M22,21рi22+ M23,21рi23+Е

+ M29,21рi29- M21,22рi21- M23,22рi23-Е- M29,22рi29 = 0;

Е;  (9) 

L2рi28+ R2i28+ MA,28рiA+ MB,28рiB+ MC,28рiC- R8Ai8A+ R9Ai9A- L2рi29-

- R2i29- MA,29рiA- MB,29рiB- MC,29рiB+ M21,28рi21+ M22,28рi22+Е

+ M29,28рi29 - M21,29рi21- M22,29рi22 -Е- M28,29рi28 = 0.

Для контуров 11, 12,..., 19 (всего контуров 9):

R1Ai1A + R1Ki1K - R2Ai2A - R2Ki2K  = 0;        

Е;  (10) 

R8Ai8A + R8Ki8K - R9Ai9A - R9Ki9K  = 0;

R9Ai9A + R9Ki9K + Lдррiн + (Rдр + Rн)iн = 0.

Полученные уравнения дополняются условиями, которые отражают особенность работы вентилей и учитывают наличие системы управления СППВ:

Rij = 0,05 Ом, если  iij > 0  и f() = 1;

(11) 

 

Rij = 104 Ом, если  iij 0 или f() = 0.

Здесь: iij - ток вентиля;  f() - функция его включения. При наличии управляющего импульса от системы управления она равна единице, при отсутствии такого импульса - нулю. Функция включения формируется в зависимости от того, какой алгоритм работы реализован в системе управления СППВ.

При подготовке систем уравнений (5)-(11) к численному интегрированию решены две промежуточных задачи:

- из системы алгебраических уравнений, составленных для узлов цепи по рисунку 5 и для контуров этой цепи, в которых отсутствуют индуктивности, определены токи в тиристорах;

- уравнения для переменных состояния приведены к форме Коши (получено решение системы уравнений, записанных по второму закону Кирхгофа для контуров с индуктивностями, относительно первых производных от фазных токов ТВП - iA, iB, iC, i21, i22,Е i29).

В результате система уравнений для производных от токов в индуктивностях в матричной форме записи приобретает вид:

Кт Iт = IL2; (12)

КL IL = U.  (13)

Здесь: Кт - матрица коэффициентов при неизвестных - тиристорных токах; Iт - матрица-столбец тиристорных токов; IL2 - матрица-столбец токов в индуктивностях вторичной обмотки ТВП; КL - матрица коэффициентов при неизвестных - производных от токов в индуктивностях; IL - матрица-столбец первых производных от токов в индуктивностях СППВ; U - матрица-столбец напряжений на сопротивлениях цепи по рисунку 4 - R, R2, RiА, RiK  (i = 1, 2,Е9).

При этом, в силу того, что математическое моделирование по методу переменных состояния представляет собой достаточно сложную задачу, для математического моделирования СППВ на базе ТВП предложено использовать программный комплекс Matlab с пакетом расширения Simulink.

Тогда математическая модель первичной обмотки ТВП в среде MatLab может быть представлена схемой, показанной на рисунке 6, где  приняты следующие обозначения:

Z_Wa, Z_Wb, Z_Wc - активное сопротивление и индуктивность рассеяния первичных обмоток по фазам А, В и С соответственно;

Z_m1, Z_m2, Z_m3 - активное сопротивление и индуктивность ветви намагничивания, приведенные к междуфазным значениям;

EDS_Мa, EDS_Мb, EDS_Мc - ЭДС взаимной индукции фаз А, В и С, обусловленные токами в первичных обмотках других фаз и токами во вторичных обмотках;

L_ma, L_mb, L_mb - собственная индуктивность обмоток  фаз А, В и С, за вычетом индуктивностей рассеяния фазных обмоток с учетом вычленения индуктивного сопротивления ветви намагничивания;

Ia, Ib, Ic - измерители тока в фазах первичной обмотки, для последующего вычисления ЭДС взаимной индукции в смежных обмотках.

По аналогии может быть составлена и математическая модель вторичной обмотки ТВП (см. рисунока7).

ЭДС взаимной индукции в фазах ТВП  формируются по аналогии со схемой формирования ЭДС взаимной индукции фазы А, показанной на рисункеа8.

Представленная таким образом математическая модель ТВП является аналогом модели, полученной методом переменных состояния. Она позволяет исследовать как собственно трансформатор с вращающимся магнитным полем, так и преобразователи, построенные на его основе. При этом учитываются потери в обмотках и в магнитной системе ТВП, а также рассеяние первичной и вторичной обмоток.

Математическая модель ТВП, представленная элементами стандартной библиотеки MatLab-Simulink, была далее использована в математической модели СППВ. При этом девятифазный тиристорный мост для моделирования блока силовых вентилей СППВ, который отсутствует в библиотеке Simulink, был собран из трех блоков Universal Bridge, подключенных к фазам вторичных обмоток ТВП, напряжения которых сдвинуты друг относительно друга на 120 электрических градусов.

Для управления каждым из трехфазных тиристорных мостов был использован стандартный блок Synchronized 6-Pulse Generator.

Показано, что полученные математические модели СППВ на основе ТВП позволяют моделировать их в следующих условия работы:

1) в установившихся режимах:

- при питании СППВ от различных источников электрической энергии (варианты реализуются за счет изменения параметров источника электрической энергии);

- при изменении показателей качества напряжения питающей сети, в том числе - при несимметрии напряжений;

- при ручном изменении углов управления СППВ;

- при обрывах и коротких замыканиях в силовых цепях;

- при изменении параметров дросселя и сопротивления нагрузки СППВ;

2) в переходных режимах:

- при сбросах и набросах нагрузки;

- при изменении угла управления тиристорами;

- при переходных процессах в случае изменения напряжений питающей сети.

       Кроме того, эти модели позволяют строить внешние и регулировочные характеристики  силовых полупроводниковых преобразователей при различных схемах соединения обмоток трансформаторов с  вращающимся магнитным полем  и получать временные диаграммы токов и напряжений на всех силовых элементах СППВ.

В шестом разделе представлены результаты экспериментальных исследований по определению основных параметров трансформаторов с  вращающимся магнитным полем, по осциллографированию в различных режимах работы СППВ токов и напряжений на их вентилях и на обмотках ТВП при различных схемам соединения обмоток, по определению основных энергетических характеристик СППВ на базе ТВП и сравнению их с энергетическими характеристиками аналогов, по оценке уровня электромагнитной совместимости силовых полупроводниковых преобразователей с электростанциями соизмеримой мощности, а также по оценке сходимости результатов экспериментальных исследований и математического моделирования.

В седьмом разделе представлены рекомендации по практическому применению ТВП и силовых полупроводниковых преобразователей на базе ТВП  в качестве источников питания постоянного тока электротехнических устройств различного назначения - сварочного оборудования, установок гарантированного питания и источников постоянного оперативного тока электрических станций и подстанций, устройств катодной защиты подземных металлических сооружений от электрохимической коррозии, а также источников питания энергосберегающего светотехнического оборудования.

основные результаты и выводы

1. Разработаны новые конструкции Т ВП, которые позволяют изготавливать многофазные трансформаторы для СППВ с практически полной симметрией магнитных и электрических цепей и, благодаря этим особенностям, соединять их вторичные многофазные обмотки по схемам, характерным как для трансформаторов, так и для электрических машин - многолучевая звезда, комбинированная звезда, многоугольник, комбинированный многоугольник, кольцевой многоугольник. При этом обмотки ТВП могут выполняться распределенными, многополюсными, с нормальным или укороченным шагом укладки.

2. Установлено, что важнейшим конструктивным параметром ТВП является воздушный зазор в его магнитной системе между ярмами (зубцами) и стержнями (кольцевыми магнитопроводами), наличие которого обеспечивает необходимые условия для создания вращающегося магнитного поля в ТВП. Величину этого зазора необходимо выбирать такой, чтобы магнитное сопротивление было не менее чем на порядок больше магнитного сопротивления остальных участков магнитной цепи трансформатора с вращающимся магнитным полем.

3. Предложен новый способ изготовления ТВП, позволивший разработать  технологию его производства, сопоставимую по уровню сложности с технологией производства традиционных трехфазных трансформаторов.

4. Предложена методика расчета ТВП и получены основные аналитические выражения для расчета силовой части СППВ на базе ТВП, которые на начальном этапе исследований позволили рассчитать и изготовить их физические модели, а в последующем - опытные и промышленные образцы.

5. Показано, что выбор рационального числа фаз вторичной обмотки ТВП необходимо осуществлять с учетом реальных (возможных) значений показателей качества электроэнергии на входе СППВ и требований электроприемников к качеству выпрямленного напряжения, а также к параметрам переходных процессов на выходе СППВ.

6. Исходя из опыта производства, с учетом конструктивных и технологических особенностей ТВП установлено, что для обеспечения наилучших энергетических показателей его единичная мощность не должна превышать 20 кВА, а число фаз вторичной обмотки - пятнадцати. При этом СППВ мощностью более 20 кВА целесообразно изготавливать на базе агрегатированных ТВП.

7. Анализ схемотехнических моделей силовых полупроводниковых преобразователей на базе ТВП показал, что:

- принятое в ТВП размещение первичной и вторичной обмоток исключает вынужденное намагничивание элементов магнитопровода в случае использования его в СППВ с однотактными (полумостовыми) схемами выпрямления, что позволяет повысить технико-экономические показатели СППВ с применением таких схем и расширить область их применения;

- при одном и том же фазном напряжении многофазной вторичной обмотки ТВП за счет использования различных схем ее соединения можно получить пять различных уровней выпрямленного напряжения с коэффициентом схемы от 1,37 до 4,03 при практически одинаковых значениях коэффициентов использования вентилей схемы выпрямления;

- стоимость активных материалов ТВП может быть минимизирована на основе оптимизации геометрических размеров его элементов при различном числе фаз вторичной обмотки.

8. На основе метода переменных состояния и в среде MatLab разработаны математические модели ТВП и СППВ на базе ТВП, которые адекватно отображают реальные электромагнитные процессы и позволяют их исследовать в статических и динамических режимах работы.

9. Математическое моделирование показало, что:

- вращающееся магнитное поле в ТВП отличается от кругового: модули пазовых магнитных потоков при движении по окружности магнитопровода периодически принимают одно из двух значений, большее из которых отличается от меньшего на 3,5 %, а фазовые сдвиги между соседними потоками отличаются от угла /m2. Поэтому для формирования в ТВП кругового магнитного поля необходимо использовать витковый и параметрический способы его коррекции;

- при работе ТВП на многофазный выпрямитель в формировании выходного тока СППВ за один период напряжения питания участвует одновременно по три-четыре вентиля в анодной и катодной группах схемы выпрямления и, соответственно, - по шесть-семь фаз вторичной обмотки ТВП, что обеспечивает уменьшение действующего значения тока как в вентилях, так и в обмотках, и обуславливает  повышение коэффициента их использования. При этом важной особенностью работы ТВП в составе СППВ является и то, что в токах всех фаз вторичной обмотки доминирует первая гармоническая составляющая. За счет этого кривые фазных токов первичной обмотки ТВП по форме приближаются к синусоиде, что обусловливает меньшие искажения кривой напряжения источника питания, соизмеримого по мощности с СППВ;

- свойства СППВ существенно зависят от схемы соединения обмоток ТВП, что подтверждается различием внешних характеристик СППВ, соответствующих этим схемам;

- увеличение фазности выпрямления позволяет, при прочих равных условиях, улучшить динамические характеристики СППВ с индуктивно-емкостным фильтром на выходе - уменьшить колебания выпрямленного напряжения и сократить длительность переходного процесса при изменениях нагрузки.

10. В ходе экспериментальных исследований установлено, что:

- разработанные математические модели ТВП и СППВ достоверно отражают качество электромагнитных процессов в них: расхождения экспериментальных данных и данных математического моделирования не превышают 10 %;

- степень  искажающего воздействия СППВ на напряжение источника питания существенно зависит не только от фазности выпрямления, но и от схемы соединения вторичных обмоток ТВП:  предпочтительной является схема соединения вторичной обмотки ТВП в многоугольник кольцевой. При данной схеме коэффициент искажения формы кривой тока первичной обмотки ТВП (4,8 %) существенно меньше, чем при многоугольнике (8,8 %), при многолучевой звезде (18 %), комбинированной звезде (20 %) и комбинированном треугольнике (18,7 %);

- СППВ на базе ТВП обладают лучшими энергетическими и массогабаритными показателями по сравнению с отечественными и зарубежными аналогами: коэффициент полезного  действия выше на 8-10 %, коэффициент мощности выше на 5-8 %, масса ниже на 15- 25 %.

- натурные испытания преобразователей типа МСВ в составе многопостовых электросварочных комплексов подтверждают высокий уровень их электромагнитной совместимости как между собой, так и с дизель-электрическими установками (ДЭУ) соизмеримой мощности: применение таких преобразователей в качестве сварочных выпрямителей позволяет увеличить долю выпрямительной нагрузки ДЭУ с 20-30 до 50-60 % , что дает возможность уменьшить мощность ДЭУ;

- сварочные выпрямители типа МСВ характеризуются значительно меньшими искажениями входного тока и выходного напряжения по сравнению со сварочными аппаратами инверторного типа, поэтому при повышенных требованиях к уровню электромагнитной совместимости сварочного оборудования применение сварочных выпрямителей на основе СППВ с ТВП является более предпочтительным.

11. Практическое применение СППВ на базе ТВП позволяет:

- улучшить технико-экономические показатели сварочного оборудования для электродуговой сварки покрытыми электродами, полуавтоматической сварки в среде инертных газов, а также прецизионной, в том числе - автоматизированной аргонодуговой сварки;

- повысить уровень ЭМС установок гарантированного питания (УГП) с источниками питания ограниченной мощности и уменьшить  установленную мощность последних на 10-15% по сравнению с традиционными УГП;

- повысить уровень ЭМС источников выпрямленного оперативного тока с микропроцессорными системами релейной защиты и автоматики на электрических станциях и подстанциях;

- улучшить технико-экономические показатели устройств защиты подземных металлических сооружений от электрохимической коррозии и источников электропитания светодиодных источников света.

публикации по теме диссертации

Издания, входящие в перечень, рекомендованный ВАК для

опубликования основных научных результатов диссертации

1. Гармонический анализ кривой МДС трансформатора с вращающимся магнитным полем [Текст] / В.А. Атрощенко, Б.Х. Гайтов, Н.А. Сингаевский, Ф.И. Жуков// Известия вузов. Электромеханика, 1997, № 1-2, с. 9-12.

2. Сингаевский, Н.А. Улучшение уровня ЭМС в САЭ при использовании трансформаторов с вращающимся магнитным полем [Текст] / Н.А. Сингаевский,  Б.Х. Гайтов, Ф.И. Жуков. - Известия вузов. Электромеханика, 1997,  №6, с. 32-37.

3. Сингаевский, Н.А. Многофазные трансформаторы в силовой преобразовательной технике автономных систем электроснабжения: состояние разработки и перспективы применения [Текст] / Н.А. Сингаевский, Н.А. Суртаев, Ю.А. Суртаев, В.В. Терехов, А.Е Церковный. - М.: Промышленная энергетика, 2000, № 6, с. 47-51. Ц ISSN 0033-1155.

4. Сингаевский, Н.А. Многофазные сварочные выпрямители на основе ТВП [Текст] / Н.А. Сингаевский, В.В. Ермаков, А.Е. Церковный; Сварочное производство. - М.:  2005, № 11, с. 37-40. - ISSN 0491-6441.

5. Сингаевский, Н.А. Влияние многопостового электросварочного комплекса на источник питания ограниченной мощности [Текст] /  Н.А. Сингаевский, В.В. Ермаков // Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2006, № 10, с. 20-21.

6. Сингаевский, Н.А. Принципы построения многофазных трансформаторов для силовых полупроводниковых выпрямителей  [Текст] / Н.А. Сингаевский. - М.: Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2006, № 9, с.45.

7. Сингаевский, Н.А. Особенности распределения магнитных потоков в трансформаторах с вращающимся магнитным полем [Текст] / Н.А. Сингаевский. - Известия вузов. Материалы XXVIII сессии Всероссийского семинара Кибернетика энергетических систем, г. Новочеркасск, 25-26 октября 2006 г. Технические науки, приложение №15. Новочеркасск, ЮРГТУ. - С. 105-107.

8. Сингаевский, Н.А. Трансформаторы с вращающимся магнитным полем многофазных силовых полупроводниковых преобразователей [Текст] / Н.А. Сингаевский. - М.: Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2006, № 12, с.46-48.

9. Сингаевский, Н.А. Полуавтомат для дуговой сварки в среде углекислого газа [Текст] / Н.А. Сингаевский, А.Г. Кудряков, А.Е. Церковный, В.В. Ермаков, А.Я. Штраус. - М.: Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2007, №8, с.15.

10. Сингаевский, Н.А. Применение многофазных сварочных выпрямителей при восстановлении и ремонте деталей сельскохозяйственных машин [Текст] / Н.А. Сингаевский. - М.: Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2007, № 8, с. 16.

11. Сингаевский, Н.А. Особенности использования многофазных выпрямителей на основе ТВП [Текст] / Н.А. Сингаевский, А.Г. Кудряков, А.Е. Церковный, В.В. Ермаков, А.Я. Штраус. - М.: Механизация и электрификация сельского хозяйства, 2007, № 8, с.17-18.

12. Тропин, В.В. Функционально-конструктивные особенности конденсаторной установки для сельской электрической сети 0,4 кВ  [Текст] / В.В. Тропин, Н.А. Сингаевский, А.Я. Штраус. - Новочеркасск: Известия вузов. Электромеханика. Специальный выпуск, 2008, с. 124-125.

13. Сингаевский, Н.А. Многофазный сварочный выпрямитель на основе трансформатора с вращающимся магнитным полем - особенности работы [Текст] / Н.А. Сингаевский; Научно-технические ведомости СПбГПУ. Ц  СПб.: Изд-во Политехн. университета, 2009, № 2 (78),  с. 129-134. - ISSN 1994-2354.

14. Сингаевский, Н.А. Исследование динамики многофазных неуправляемых выпрямителей с индуктивно-емкостными фильтрами [Текст] / Н.А. Сингаевский, С.Ю.Герасимов. - Научно-технические ведомости СПбГПУ. - СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2009, № 2 (78),  с.135-138. - ISSN 1994-2354.

Другие издания и материалы научных конференций

1. Сингаевский Н.А. Влияние эксцентрисинтента  на работу асинхронной машины в режиме многонфазного трансформатора [Текст] / Н.А. Сингаевский. - Изв.АН Латв.ССР. Сер.физ. и техн. наук. №5. - Рига: Зинатне, 1983, с.55-59.

2. Сингаевский, Н.А. Обеспечение электромагнитной совместимости для комплекса из промышленной сети и импульсных преобразователей [Текст] /  Н.А. Сингаевский, А.А. Озерянский, Н.А. Суртаев, И.И. Бондаренко. Ц  Тезисы докладов Всесоюзной научно-техн. конфер.  Проблемы энергосбережения. Киев: АН УССР, 1991, с. 21-23.

3. Атрощенко, В.А. Силовая преобразовательная техника систем электроснабжения. Учебник [Текст] / В.А. Атрощенко, Н.А. Сингаевский, Ю.А. Кабанков. - Краснодар: КВВКИУ, 1994. - 332 с.

4. Перспективы использования трансформатора с вращающимся магнитным полем в многофазных преобразователях электрической энергии [Текст] / В.А. Атрощенко, Б.Х. Гайтов, Н.А. Суртаев, Н.А. Сингаевский, Ф.И. Жуков, Ю.А. Суртаев. - Материалы II-й Международной конференции по электромеханике и электротехнологии, Крым, 1996, с. 82-88.

5. Сингаевский, Н.А. Условия преобразования числа фаз в трансформаторе с вращающимся магнитным полем [Текст] / Н.А. Сингаевский. - Тезисы докладов. III-я Международная конференция по электромеханике и электротехнологии, Клязьма, 1998, с. 71.

6. Сингаевский, Н.А. Многофазный полупроводниковый преобразователь для питания двигателей переменного тока  [Текст] / Н.А. Сингаевский,  В.А. Атрощенко, Н.А. Суртаев, М.Н. Педько. - Труды 11-й НТК Электроприводы переменного тока ЭППТ-98, 24-26 февраля 1998 г. Екатеринбург: Уральский ГТУ, 1998, с. 128-130.

7. Сингаевский, Н.А. Состояние разработки силовых полупроводниковых выпрямителей и перспективы их применения. [Текст] / Н.А. Сингаевский. - Краснодар: Материалы международной научной конференции Технические и технологические системы, КубГАУ, 2009, с. 100-103.

8. Сингаевский, Н.А. Математическая модель ТВП в системе MatLab [Текст] / Н.А. Сингаевский, Н.А. Суртаев. - Краснодар: Материалы международной научной конференции Технические и технологические системы, КубГАУ, 2009, с. 103-107.

9. Сингаевский, Н.А. Оптимизация геометрических параметров ТВП [Текст] / Н.А. Сингаевский, А.Е. Церковный. - Краснодар: Материалы международной научной конференции Технические и технологические системы, КубГАУ, 2009, с. 107-110.

10. Сингаевский, Н.А. Результаты математического моделирования и экспериментальных исследований многофазных преобразователей электрической энергии на основе ТВП [Текст] / Н.А. Сингаевский, В.В. Ермаков. - Материалы 12-й Всероссийской НТК Пути повышения надежности, эффективности и безопасности энергетического производства, 01-05 июня 2009г., с. Дивноморское, с. 55-61.

11. Атрощенко, В.А. Силовые полупроводниковые выпрямители на основе многофазных трансформаторов с вращающимся магнитным полем. Монография [Текст] / В.А. Атрощенко, Н.А. Сингаевский. - Краснодар: Издательский дом - Юг, 2010. - 168 с.

Авторские свидетельства и патенты

1. А.с. 1125665 СССР, МПК Н 01 F 33/02// Н 02 М 9/02. Многофазный трансформатор [Текст] /  Н.Н.Левин, Н.А. Сингаевский, С.А. Янюк (СССР). - № 3522738/24-07; заявл. 16.12.1982; опубл. 23.11.1984. Бюл. № 43. - 3 с.: ил.

2. А.с. № 1089718 СССР, МПК Н 01 F 33/02// Н 02 М 9/02. Способ сборки многофазного трансформатора [Текст] /  Н.Н.Левин, Н.А. Сингаевский, С.А. Янюк (СССР). - № 3522777/24-07; заявл. 16.02.1983; опубл. 02.12.1984. Бюл. № 44. - 3 с.: ил.

3. А.с. № 15435516, СССР, МКИ3 Н 02 М 1/08. Преобразователь переменного напряжения в постоянное [Текст] /  В.А. Атрощенко, В.К. Кравцов, Г.А. Мещеряков, Н.А. Сингаевский (СССР). - №4363480/07; заявл. 12.01.1988; опубл. 15.10.1989, Бюл. № 31. - 4 с.: ил.

4. А.с. № 1652970, СССР, МКИ3 G 05 F 1/46. Стабилизированный источник напряжения постоянного тока [Текст] /  В.А. Атрощенко, Н.А. Сингаевский, О.В. Григораш и др. (СССР). - №4688099/07; заявл. 06.03.1989; опубл. 30.05.1991, Бюл. № 20. - 4 с.: ил.

5. А.с. № 1814176, СССР, МКИ3 Н 02 М 7/12. Преобразователь переменного напряжения в постоянное [Текст] /  В.А. Атрощенко, Н.А. Сингаевский, Н.А. Суртаев (СССР). - №4887989/07; заявл. 06.12.1990; опубл. 07.05.1993, Бюл. № 17. - 4 с.: ил.

6. Пат. 2082245 Российская Федерация, МПК7 H 01 F 30/14, H 02 M 5/14. Многофазный трансформатор [Текст] / Н.А Сингаевский, Б.Х. Гайтов, Ф.И. Жуков, Н.А. Суртаев, Ю.А.а Суртаев (РФ). - № 94040930/07; заявл. 08.11.94; опубл. 20.06.97. Бюл. № 23. - 3 с.: ил.

7. Пат. 2168785 Российская Федерация, МПК7 H 01 F 38/18, 29/08. Аксиальный индукционный регулятор [Текст] / Б.Х. Гайтов, Я.М. Кашин, Н.А. Сингаевский, А.Ю. Савченко, С.Р. Шарифуллин (РФ). - № 98106123/09; заявл. 06.04.1998; опубл. 20.02.2000. Бюл. № 5. - 6 с.: ил.

8. Пат. 2218626 Российская Федерация, МПК7 H 01 F 30/14. Многофазный трансформатор [Текст] / Н.А. Сингаевский, Н.А. Суртаев, А.Е. Церковный, С.Ю. Герасимов, А.С. Супрун (РФ). - № 2001122948/09; заявлено 15.08.2001; опубл. 10.12.2003. Бюл. № 34. - 4 с.: ил.

9. Пат. 2246151 Российская Федерация, МПК7 H 01 F 30/14. Многофазный трансформатор [Текст] / Сингаевский Н.А., Церковный А.Е., Сапьян А.А.,  Герасимов С.Ю., Ермаков В.В. (РФ). - № 2003113384/09; заявлено 06.05.2003; опубл. 10.02.2005. Бюл. № 4. - 5 с.: ил.

10. Пат. № 2125749, Российская Федерация, МПК7 H01F 27/38, H02M 5/14. Многофазный агрегатированный трансформатор [Текст] / Атрощенко В.А., Гайтов Б.Х., Сингаевский Н.А. и др.; заявитель и патентообладатель  КВВКИУ РВ. Ц  № 97115492/09; заявл. 17.09.97; опубл. 27.01.99, Бюл. №3. - 4 с.: ил.

11. Пат. № 2139586, Российская Федерация, МПК7 H01F 30/14, 38/18. Многофазный трансформатор-фазорегулятор [Текст] / Гайтов Б.Х., Я.М. Кашин, Н.А. Сингаевский Н.А., Жуков Ф.И., С.Н. Исик.; заявитель и патентообладатель  КубГТУ. - № 98106212/09; заявл. 06.04.1998; опубл. 10.10.1999, Бюл. №28. - 4 с.: ил.

12. Пат. на полезную модель № 46393, Российская Федерация, МПК7 H02M 7/12, 7/155. Сварочный выпрямитель (варианты) [Текст] / Б.М. Ельсуков, В.В. Ермаков, С.Н. Великий, Н.А. Сингаевский, А.Е. Церковный, Р.Р. Шварц; заявитель и патентообладатель  ДОАО Электрогаз ОАО Газпром.- № 2005105649/22; заявл. 28.02.2005; опубл. 27.06.2005, Бюл. № 18. - 4 с.: ил.

13. Пат. на полезную модель № 55318, Российская Федерация, МПК7 В23К 9/00, В23К 9/173. Устройство полуавтоматической дуговой сварки в среде углекислого газа [Текст] / Н.А. Сингаевский, С.Н. Великий, А.С. Зубрилин и др.; заявитель и патентообл.  ДОАО Электрогаз ОАО Газпром, ООО Электроспектр. - № 2006106962/22; заявл. 06.03.2006; опубл. 10.08.2006, Бюл. № 22. - 4 с. : ил.

14. Пат. на полезную модель № 56396, Российская Федерация, МПК7 H02M 7/12, 7/155. Устройство катодной защиты (варианты) [Текст] / В.В. Ермаков, Сингаевский, Р.Р. Шварц и др.; заявитель и патентообл.  ДОАО Электрогаз ОАО Газпром. - № 2006110318/22; заявл. 30.03.2006; опубл. 10.09.2006, Бюл. № 25. - 4 с.: ил.

15. Пат. на полезную модель № 57175, Российская Федерация, МПК7 В23К 9/00. Многопостовой сварочный выпрямитель [Текст] / В.В. Ермаков, В.В. Ермаков, Н.А. Сингаевский, и др.; заявитель и патентообладатель  ДОАО Электрогаз ОАО Газпром, ООО Электроспектр. - № 2006103146/22; заяв. 06.02.2006; опубл. 10.10.2006, Бюл. № 28. - 5 с.: ил.

16. Пат. на полезную модель № 68800, Российская Федерация, МПК7 H02M 7/12, 7/155. Блочно-комплектное устройство электроснабжения (варианты) [Текст] / В.В. Ермаков, С.В. Голубев, Н.А. Сингаевский и др.; заявитель и патентообл.  ДОАО Электрогаз ОАО Газпром. - № 200712095/22; заявл. 11.07.2007; опубл. 27.11.2007, Бюл. № 33. - 4 с.: ил.

17. Пат. на промышленный образец № 69653, Российская Федерация, МКПО9 15-09. Источник сварочного тока (два варианта) [Текст] / В.В. Ермаков, Сингаевский, А.Г. Кудряков и др.; заявитель и патентообл.  ДОАО Электрогаз ОАО Газпром, ООО Электроспектр. - № 20075033529; заявл. 10.10.2007; опубл. 16.03.2009. - 8 с.: ил.

18. Пат. № 2401470, Российская Федерация, МПК7 H01F 30/14, 41/02. Многофазный трансформатор (варианты) и способ его сборки [Текст] / В.В. Ермаков, Н.А. Сингаевский, А.Е. Церковный и др; заявитель и патентообладатель  ДОАО Электрогаз ОАО Газпром, ООО Электроспектр. - № 2009122757/09; заявл. 15.06.2009; опубл. 10.10.2010, Бюл. №28. - 17 с.: ил.
Авторефераты по всем темам  >>  Авторефераты по техническим специальностям