ХАРКІВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ МІСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА
ХАРКІВСЬКА ДЕРЖАВНА АКАДЕМІЯ МІСЬКОГО ГОСПОДАРСТВА
На правах рукопису
Кондратюк Ольга Юріївна
УДК 628.971
ПІДВИЩЕННЯ НАДІЙНОСТІ УСТАНОВОК ЗОВНІШНЬОГО ОСВІТЛЕННЯ ШЛЯХОМ ВДОСКОНАЛЕННЯ КОНСТРУКЦІЇ ТА ТЕХНОЛОГІЇ ВИГОТОВЛЕННЯ АПАРАТІВ ЗАХИСТУ
Спеціальність 05.09.07 – Світлотехника та джерела світла
Автореферат дисертації на здобуття
наукового ступеня кандидата технічних наук
Харків – 2000
Дисертацією є рукопис.
Робота виконана на кафедрі “Світлотехніка та джерела світла” Харківської державної академії міського господарства Міністерства освіти України, м. Харків
Науковий керівник – доктор технічних наук
Ільїна Наталія Олександрівна
Харківська державна академія міського господарства
професор кафедри світлотехніки та джерел світла
Офіційні опоненти – доктор технічних наук, професор
Сосков Анатолій Георгійович
Харківська державна академія міського господарства
Завідувач кафедри електротехніки
- кандидат технічних наук, ст. н. с.
Соколов В’ячеслав Федорович
ВАТ “Харківтеплоенерго”
Провідна установа – Державне науково-виробниче об’єднання
“Метрологія”, м. Харків
Захист дисертації відбудеться ________________ 2000р. о __ годині на засіданні Спеціалізованої вченої ради Д 64.089.02 у Харківській державній академії міського господарства за адресою:
61002, м. Харків, вул. Революції, 12.
З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Харківської державної академії міського господарства за адресою: 61002, м. Харків, вул. Революції, 12.
Автореферат розісланий “___” листопада 2000р.
Вчений секретар
Спеціалізованої вченої ради
к. т. н., доцент Д’яков Є.Д.
ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ
Вступ. Загострення енергетичної кризи, обумовлене обмеженністю запасів енергоносіїв і збільшенням потреби у них, є однією з важливіших проблем сучасності. Більша частина виробляємої у світі енергії перетворюється у світлову, оскільки саме світло – головний посередник при отриманні людиною інформації з навколишнього середовища. В наслідок цього, на задовільнення потреби в освітленні витрачаються великі фінансові кошти. В умовах зростаючих цін на енергоносії і відповідно збільшення тарифів на електроенергію, все більше актуальною стає проблема раціонального використання електроенергії (ЕЕ).
Актуальність теми. Раціональне використання світлової енергії для освітлення відкритих просторів, несе на собі не тільки функціональне і матеріальне, але і у деякомю розумінні моральне навантаження, оскільки є показником благоустрію та комфортабельності міського середовища. Установки зовнішнього освітлення (ЗО) – невід’ємна частина сучасного міського пейзажу. Їх важливість в значній мірі визначається тими обставинами, що від них залежить кількість дорожньо-транспортних пригод (ДТП) у вечірній та нічний час. Збільшення кількості ДТП наочно свідчить про низьку якість освітлення міських магістралей. Особливо багато аварій трапляється на тих ділянках дороги, які геть не освітлені. Причини відсутності освітлення різноманітні, часто це слідство економії ЕЕ, до інших причин можно віднести: вихід з ладу джерел світла, обриви дротів, пошкодження опор, пошкодження телефонних ліній керування і каналів телемеханіки, короткі замикання (КЗ) у повітряних лініях, кабельних лініях, пунктах живлення, “хибні” і робочі спрацьовування топких запобіжників. Остання група найбільш чисельна.
Відтворення відімкненої лінії відбувається що найменьш через добу. Кількість відмов у роботі освітлювальних установок (ОУ) і кількість припадаючих на них відтворень визначає одну з найбільш важливих функціональних характеристик ОУ – надійність. Окрім труднощів з енергозабеспеченням, що частково пояснює зниження довжини освітленних вулиць, на цю величину також впливають особливості роботи самих систем ЗО. Оскільки системи такого роду побудовані за принципом каскаду, то при виникнені аварійної ситуації на одній ділянці, знеструмленим виявляється не тільки аварійний, але й наступні ділянки. Відключення відбувається у наслідок прергоряння топкого запобіжника (ТЗ). Проте, крім дійсно аварійних ситуацій, які викликають активацію захисту, існує і проблема т.з. “хибних” спрацьовувань. Це пов’язано з тим, що відімкненя ліній освітлення відбувається з причин перегоряння топкої вставки, яке викликано пуском ОУ до роботи, або підчас зміни режиму роботи, тобто при протіканні перехідних процесів. При несприятливих погодних умовах даний вид відмови може з’явитися одразу після його ліквідації (заміни топкої вставки запобіжника). Таким чином, необхідність вдосконалення апаратів захисту і, у першу чергу ТЗ, не викликає сумнівів, оскільки саме “хибні” спрацьовування запобіжників обумовлені недоліками їх конструкції, а також недостатньою узгодженністю характеристик існуючих запобіжників з режимами пуску і експлуатації ОУ у значній мірі визначають надійність роботи ОУ.
Мета та задачі дослідження. Метою дисертаційної роботи є суттєве підвищення надійності експлуатації ОУ ЗО на основі аналізу реальних режимів роботи і причин виходу з ладу ОУ ЗО районної мережі м. Харкова, визначення “слабкої ланки” – топких запобіжників, у системі ЗО, в значній мірі визначаючої надійність її функціонування, та вдосконалення конструкції і характеристик ТЗ, повністю задовольняючих висуваємим до них вимогам.
Для досягнення поставленої мети вирішувалися наступні задачі:
·
аналіз критеріїв оцінювання працездатності мережі ЗО і особливостей функціонування цих мереж;
·
виконання функціонального аналізу системи ЗО, як важливого елементу структури сучасного мегаполісу;
·
проведення оцінювання надійності роботи у мережі ЗО багатопотужних ламп розжарювання і особливості пуску газорозрядних ламп;
·
виконання багатоваріантних розрахунків аварійних режимів роботи елементів у мережах ЗО, режими припустимих і неприпустимих перевантажень та КЗ;
·
проведення структурного аналізу мережі ЗО з метою визначення та класифікації основних ситуацій, що приводять до “хибних” спрацьовувань апаратів захисту;
·
відпрацьовування основних напрямків підвищення надійності роботи ОУ ЗО шляхом вдосконалення конструкції і характеристик головного захисного апарату системи – топкого запобіжника, на основі зроблених автором науково-обгрунтованих вимог до ТЗ;
·
розробка елементів теорії і практики вдосконалення конструкції ТЗ нв основі підвищення щільності засипання, використання “твердого” наповнювача та оригінального технологічного методу виготовлення;
·
виконання експериментальних досліджень режимів експлуатації дослідних зразків запобіжників в ОУ ЗО.
Об’єкт дослідження. Об’єктом дослідження є мережа ЗО. Особливості її побудови, елементна база, режими роботи, процеси, що відбуваються у ній при аварійних режимах роботи і причини іх виникнення – “хибні” спрацьовування апаратів захисту.
Предмет дослідження. Оцінювання працездатності мережі ЗО і надійності роботи її елементів, перехідні і аварійні режими електричних мереж, характеристики і конструкція електричного апарату.
Метод дослідження. Системний аналіз і синтез електричної мережі ЗО і її основних елементів, багатокритеріальна оптимізація.
Наукова новизна отриманих результатів полягає у наступному:
·
автором використовувалась методологія системного аналізу для аналізу функціонування установок ЗО;
·
поставлена та вирішена задача багатокритеріальної оптимізації режимів функціонування мережі ЗО;
·
уперше виконано комплексний аналіз режимів роботи мережі з освітлювальними установками ЗО, у ході якого проаналізовано основні робочі і аварійні режими, у тому числі режими КЗ і перевантаження, числені розрахунки яких на ЕОМ виконані відносно конкретних параметрів районної мережі ЗО, отриманих автором на основі обробки і аналізу статистичної інформації у в/о “Міськсвітло” м. Харків;
·
на основі аналізу і обробки статистичної інформації в/о “Міськсвітло” м. Харків вперше встановлено, що основною причиною ненадійної роботи системи ЗО є недоліки конструкції і невідповідність захисних характеристик використовуємих ТЗ типу ПН-2 вимогам надійного захисту світлотехнічних установок;
·
отримано модернізований нешвидкодіючий ТЗ, який повністю відповідає вимогам надійного захисту світлотехнічних установок, що досягнуто завдяки суттєво збільшеній долі інтегралу плавління у повному інтегралі з 7% до 24% за рахунок спеціального конструкційного рішення. Це значно підвищило перевантажну характеристику запобіжника;
·
виконані експериментальні дослідження режимів роботи ОУ, з використанням модернізованих запобіжників із покращенними характеристиками, у робочій районній мережі м. Харкова, які підтвердили суттєве підвищення надійності функціонування ОУ ЗО.
Практичне значення отриманих результатів полягає у тому, що в результаті досліджень, аналізу і розрахунків режимів робочого функціонування і аварійних режимів конкретної районної мережі ОУ визначена головна причина їх ненадійної роботи – “хибні” спрацьовування ТЗ, запропоновані наукові і технічні рішення по вдосконаленню конструкції і захисних характеристик існуючих запобіжників, які були встановлені на дослідну експлуатацію у мережі м. Харкова і показали позитивні результати. Отриманий науково-технічний та соціальний ефекти підтверджені актами впровадження.
Особистий внесок автора. Самостійно виконала системний аналіз мережі зовнішнього освітлення та сформулювала задачу багатокритеріальної оптимізації. Запропонувала підвищувати надійність функціонування ЗО шляхом використання твердого наповнювача для загальнопромислових топких запобіжників. Автором виконана теоретичне обгрунтування та практична реалізація методів отримання твердого наповнювача.
Публікації [2-5, 7] виконані особисто; роботи [ 1, 6] написані з рівним особистим внеском співавторів.
Апробація результатів. Матеріали дисертації доповідалися на XXIX та XXX науково-технічних конференціях викладачів, аспірантів та співробітників, на семінарі Вченої ради НАН України (січень 2000 р.) м. Київ.
Публікація результатів наукових досліджень. За темою дисертації опубліковано 7 наукових робіт з них 3 тези доповідей та 4 статті у спеціалізованих наукових виданнях.
Структура та обсяг роботи. Дисертація складається із вступу, п’яти розділів, загальних висновків, списку використаних джерел та додатків. Загальний обсяг роботи складає 151 сторінку, у тому числі 24 рисунка та 7 таблиць розміщені на 34 сторінках, список літератури складає 74 найменування та 9 сторінок додатків.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
У вступі наведено сутність і стан наукової проблеми раціонального та повнооб’ємного використання ЕЕ для освітлення відкритих просторів. Шляхом критичного аналізу стану та особливостей функціонування систем ЗО обгрунтована актуальність проблеми і необхідність проведення дослідження: сформульовано мету та задачі наукового дослідження, наведена коротка анотація нових наукових положень запропонованих здобувачем особисто; наведено відомості про використання результатів дослідження; вказано апробацію результатів дослідження та публікації.
У першому розділі розглянуто та проаналізовано основні критерії, що визначають функціональність мереж ЗО. Властивості функціонування можуть бути повністю визначені групою техніко-економічних та світлотехнічних показників, які характеризують якість освітлювальних систем: рівномірність розподілу яскравості, обмеження засліплюючої дії, відхилення напруги, собівартість експлуатації, коефіцієнт оперативної готовності, відсоток непрацюючих світильників та коефіцієнт погасання. Надійна, якісна, безопасна та тривала робота ОУ буде залежати від:
·
наявності нормальної та стабільної за своїми характеристиками напруги у мережі;
·
працездатності кожного елемента системи ОУ;
·
відповідних умов експлуатації та професійного обслуговування.
Досліджувався спектр ймовірних причин, які призводять до виникнення у мережі ЗО аварійних режимів.
З метою більш точного встановлення причин відмов та засобів підвищення надійності функціонування було побудовано дерево-цілей. На основі проведеного аналізу було встановлено, що більшу частину серед усієї кількості відмов, займають спрацьовування ТЗ. Встановлено, що розтоплення ТЗ відбувається у момент пуску до роботи освітлювального навантаження або при змінюванні режиму роботи. Тому виникає проблема у дослідженні усієї системи ЗО, з метою встановлення причин виникнення стрибків струму.
У другому розділі розглянуто систему побудови та структурні елементи мережі ЗО. Проведений докладний аналіз елементної бази і принципів побудови мережі ЗО, дозволив встановити, що вона являє собою складну, яка постійно розростається у часі і просторі, структуру. До того ж можно виділити лінійні радіальні структури, що складаються з низки послідовно увімкнених ділянок, керування якими здійснюється за каскадною схемою, та радіально розгалужені лінійні структури, що мають ділянки каскадного напрямку та лінії що відходять.
Ступінь надійності цієї структури визначається цілим комплексом вимог, серед яких особливе місце займає працездатність і надійність окремих її елементів( джерел живлення, дротів, елементів захисту, елементів керування та ін.).
Встановлено, що більша частина розтоплення ТЗ відбувається з причин, які пояснюються наявністю у мережі великих струмів, що виникають у наслідок зміни опіру джерел світла у холодному і гарячому стані. Крім аварійних ситуацій викликаних зміною опіру, виникають також КЗ спричинені різними зовнішніми факторами (шквали вітру, крупногабаритний вантаж, провисання дротів, падіння гілок на повітряну мережу).
Сформульована і поставлена задача багатокритеріальної оптимізації у якій визначені параметри та критерії оптимізації. Лінійна комбінація критеріїв має вигляд:
F = Ь1f1+Ь2f2+Ь3f3-Ь4f4 ( 1 )
До неї входять параметри за якими слід оптимізувати функцію:
f1 – світлотехнічний параметр;
f2 – параметр надійності;
f3 – параметр технічності;
f4 – параметр економічності.
Саме ці параметри загалом забезпечують якісне та надійне функціонування системи ЗО.
Спрямувавши вплив у напрямку зменьшення кількості відмов, за рахунок підвищення якості апаратів захисту можна значною мірою підвищити якість функціонування.
У третьому розділі виконано аналіз режимів роботи мережі ЗО. Оскільки режими роботи установок ЗО поділяють на:
·
нормальні режими функціонування;
·
аномальні режими функціонуваня.
Аномальні режими, викликані різними причинами, у свою чергу були поділені на:
·
режими КЗ;
·
режими перевантаження.
Струми КЗ у мережах ЗО залежать від потужності джерела живлення, електричної віддаленності місця КЗ від нього, тобто від опіру кола КЗ (матеріал, переріз дроту), від виду КЗ (трьофазне, двофазне, однофазне, одно- та двофазне на землю), а також від моменту виникнення КЗ та тривалості його дії.
Характерною особливістю розрахунку струмів КЗ у мережах напругою до 1000 В, є необхідність враховування активних опірів елементів кола КЗ, які в мережах ЗО значно перевищують індуктивні опіри.
Аналіз режимів перевантаження дозволив встановити, що основною причиною пускових струмів є значна (більш точно 15-16 разів) для ламп розжарювання різниця між опіром нитки розжарювання у холодному та гарячому стані. Співвідношення опірів є теоретичною межою кратності пускового струму відносно струму, що вже встановився. За своєю сутністю аварійні режими (режими перевантаження і режими КЗ) є перехідними процесами.
У загальному випадку, мережа ЗО була подана, як електричне коло, увімкнене на гармонічну напругу
Рис.1. Еквівалентна схема заміщення
Розрахунок виконувався з рядом припущень:
·
не враховувався опір мережі вищої напруги;
·
застосовувалося алгебраїчне додавання повних опірів;
·
у якості розрахункової, бралася номінальна напруга електроприймачів, а не напруга холостої дії живлючого трансформатора;
·
не враховувалися перехідні опіри контактів.
Для цього вар’їрувалися активні та реактивні опіри джерела живлення, дротів та ін. Вар’їрування здійснювалося в наслідок участі у розрахунках трансформаторів різної потужності від 160 до 1000 КВА, дротів різного перерізу 10, 16, 25, 35 мм2 довжиною до 2000 м.
Результатом є часо-струмові характеристики, що дозволяють визначити значення струму КЗ у будь-який проміжок часу. Загальне рівняння для розрахунку струму КЗ має вигляд:
( 2 )
Виконані багатоваріантні розрахунки з урахуванням можливої номенклатури перерізів, довжини дротів, потужності трансформаторів дозволили встановити, що найбільшого свого значення струм досягає у проміжок часу від 5 до 6,5 мс. А при визначених умовах сягає значення 3000 А. Аналіз захисних характеристик запобіжника дозволив встановити, що час розтоплення вставки при наведеній величині струму – 0,03 с, тоді як під час спадання струму перевантаження – 0,06 с.
Режими перевантаження в установках ЗО, які викликані існуванням у мережі пускових струмів висувають додаткові вимоги до захисних апаратів.
У четвертому розділі розглянуто елементи теорії і практики вдосконалення технології отримання високоякісного твердого наповнювача у топких запобіжниках.
Запропоновано оптимальний фракційний склад кварцевого піску, як основи наповнювача. Оптимальними знайдені співвідношення середніх розмірів п’ятикомпонентної суміші у межах 1,0; 1,25-1,60; 1,60-2,0; 2,0-3,0; 3,0-5,0 при їх кількості відповідно, мас % 7-13; 30-50; 20-30; 15-25; 2-8. Показано, що поведінка кварцевого піску, який тече з великою (близько 3-4 м/с) швидкістю подібно до поведінки в’язкої рідини.
Виконано аналіз течії піска, що характерізується існуванням твердої та зсувної областей, розглянуто профілі швидкостей часток. Основною динамічною задачею при створенні оптимальної технології засипання топких запобіжників є визначення законів вібрації платформи, на якій закріплені запобіжники. До теперешнього часу ще не створені математичні моделі сипучого середовища, що знаходиться під дією вібрації. Розроблена методика, на основі якої проведено експериментальні дослідження оригінального засипного стенду ударної дії. Визначені два, приблизно одинакових за тривалістю, етапів в процесі заповнення запобіжника піском, перший з яких являє собою повільне вібраційне ущільнення, в ході якого до запобіжника вводять 93-97% від загальної кількості піску, а другий є етапом примусового ущільнення. Проаналізовано: вплив амплітуди коливань, за результатами якого обрано оптимальне значення; тривалість процесу і впливу на його фракційний склад; роль критеріїв оцінювання якості засипання, у тому числі за глибиною занурення котрольного щупу, щільність упакування (г/см3), захисним характеристикам.
Експериментально встановлено, що кварцевий пісок, який знаходиться у корпусі запобіжника, в процесі засипання на вібраційному стенді набуває властивостей н’ютонівської рідини, забезпечуючи здатність передавати діючий на нього тиск, тобто стає квазін’ютонівською рідиною. Подібна класифікація піску підтверджується також експериментально з засипанням піску у корпус безтопких елементів і з елементами, коли пісок подібно рідині обминав перешкоду у вигляді перфорованих елементів; до цього в обох випадках досягалася однакова щільність засипання, проте наявність перешкод збільшувала час засипання у 2-3 рази.
Проаналізовано вплив розмірів та геометричної форми живителя, особливостей процесу, пов’язаних з утворенням пробки у живителі та у зоні засипного отвору запобіжника. Докладно проаналізовано вплив ступіня ущільнення на захісні характеристики.
Добре засипання досягається при зануренні контрольного щупа після трьохвилинної вібрації на глибину порядка 5-6 мм ( ступінь ущільнення 1,81-1,82 г/см3). При помірному засипанні (глибина занурення щупу 7,4-9,1 мм, ступінь ущільнення 1,76-1,78 г/см3). При поганому засипанні (глибина занурення 11 мм, ступінь ущільнення 1,75 г/см3). Захисні характеристики погіршуються в залежності від якості засипання.
Обгрунтовано використання 30% водного розчину рідкого скла у якості зв’язуючої речовини для отримання твердого наповнювача, а також введення різноманітних добавок для покращення діелектричних характеристик наповнювача, прискорення процесу твердіння та т.п.. способи введення зв’язуючої речовини до запобіжника, засипанного кварцевим піском, запропоновано класифікувати на використовуючий механізм капілярності та реалізуемі під впливом тиску, у тому числі стислого повітря, різниці гідростатичних тисків, тиску формуємого у спеціальних пристроях (насосах).
У п’ятому розділі подано теоретичне та експериментальне дослідження технології виготовлення запобіжника та результати дослідної експлуатації.
Твердий наповнювач отримували шляхом сушіння сумішші
пропусканням електричного струму крізь топкий запобіжник. Джоулево тепло, яке виділялося у топких елементах та контактних виводах, забезпечувало швидке ( до 1 години) та надійне твердіння наповнювача, а оскільки нагрівання здійснювалося з середини, досягалося покращення структури та якості наповнювача.
Тепловий стан топкого елемента у цей час описується рівнянням:
де T1, C1, г1, л1 – температура, питома теплоємність, густина та коефіцієнт теплопроводності.
По мірі нагрівання температура окремих ділянок наповнювача досягає величини, що дорівнює температурі кипіння насичуючої випаровування рідини, у наслідок чого процес
нагрівання супроводжується фазовими перетворюваннями. Температурне поле описується диференційним рівнянням теплопроводності:
де r – теплота пароутворення рідини (фазового перетворення), ? - питома густина рідини.
Вирішення рівнянь виконувалося за допомогою математичного моделювання на R – сіточному процесорі.
Експериментальні дослідження виконувалися на дослідній установці представленій на рис 4
Одночасно здійснювалося сушіння 10 з’єднаних послідовно зразків запобіжників. Крізь усі досліджуємі зразки протікав один струм, що дозволило виключити вплив величини струму при виченні впливу інших факторів.
~
Найважливішими факторами, які визначають інтенсивність процесу твердіння, є густина струму через перешийки (опір запобіжника) та переріз струмопроводячих шин.
Динаміка реального процесу розвивалася у якісній відповідності з теоретичною, проте, у кількісному співвідношенні спостерігалися певні розбіжності. Основні переваги цього методу : висока якість сушіння запобіжника незалежно від його номінальної напруги та струму (при оптимальних параметрах режима) з рівномірними властивостями отримуємого твердого наповнювача у всьому об’ємі завдяки реалізації процесу з подаванням тепла з середени – від елементів; високу виробляємість технологічного процесу; збереження цілосності поверхні контактів та зовнішнього вигляду запобіжника; дешевизну процесу.
Виготовлені за новою технологією запобіжники були встановлені для дослідної експлуатації у міську мережу зовнішньго освітлення показали добрі результи. Необхідна витримка у часі отримувалася завдяки збільшеній долі інтеграла розтоплення у повному інтегралі. Було досягнуто збільшеня часу розтоплення топкої вставки проте повний час
відмикання залишився тим самим ( рис. 5-6). Що значно зменшило кількість “хибних”
спрацьовувань і підвищило надійність функціонування мережі ЗО.
ВИСНОВКИ
1.
Проведено функціональний та структурний аналіз мереж зовнішнього освітлення. Досліджені ситуації, що призводять до так званих “хибних” спрацьовувань елементів захисту. Докладно розглянута елементна база освітлювальних установок зовнішнього освітлення. Аналіз причин спрацьовувань показав, що найбільша кількість сгорянь топких вставок запобіжників відбувається у момент вмикання освітлювальних установок.
2.
З метою більш пильного і точного визначення параметрів перехідних режимів та режимів “схльостання” виконано розрахунок струмів короткого замикання. Було встановлено, що струми перехідних режимів та струми короткого замикання, викликані короткочасним схльостанням дротів у повітряних лініях, стіль великі, що існуючі засоби захисту, топкі запобіжникі загальнопромислового типу ПН-2 спрацьовують, відключаючи тим самим мережу ЗО. Проте перераховані ситуації не є небезпечними для мережі, оскільки протікають дуже незначний час.
3.
Виконані багатоваріантні розрахунки дозволили визначити шляхи підвищення надійності установок ЗО. Як найбільше ефективний було вибрано шлях вдосконалення елементів захисту.
4.
Встановлено, що отримати необхідну витримку у часі можна за рахунок використання твердого наповнювача, який дозволяє збільшити долю переддугового інтегралу у повному інтегралі розтоплення.
5.
Відпрацьовано основи теорії та практики створення більш досконалих апаратів для захисту мереж ЗО.
6.
Наведені елементи теорії та практики вдосконалення технології отримання високоякісного твердого наповнювача в топких запобіжниках, які значною мірою визначають основні функціональні та економічні показники апарату.
7.
Виконано експериментальні дослідження ефективних способів засипання кварцового піску та уведення розчину зв’язуючої речовини до запобіжника.
8.
Представлено фізичні основи, теоретичне представлення, що вміщують постановку задачі, виведення основних рівнянь та методів їх розв’язання стосовно складних явищ тепло- та масообміну при змінних граничних умовах та фазових перетвореннях, що розвиваються у процесі сушіння запобіжників електричним струмом. Експериментальні дослідження оригинального технологічного способу виконання на спеціальній дослідній установці.
9.
Виготовлені за запропонованою технологією зразки, що мають долю переддугового часу у повному інтегралі розтоплення близько 24%, та проведені експлуатаційні випробування у реальних освітлювальних установках ЗО.
ПЕРЕЛІК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗДОБУВАЧА
ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ
1.
Ильина Н. А., Карпалюк И. Т.,. Корлюка О. Ю Элементы оптимизации расположения световых приборов при проектировании осветительных установок с целью достижения минимаксных значений экономических параметров // Коммунальное хозяйство городов: Научн.-техн. сб. Вып.6. -К.: Техніка, 1996. - С. 84-86.
2.
. Корлюка О.Ю. Повышение надежности защиты осветительных установок наружного освещения // Вестник ХГПУ, Вып. 37. – Харьков: ХГПУ, 1999. – С. 111-113.
3.
Кондратюк О.Ю. Анализ режимов работы в сетях наружного освещения источников света разных типов // Вестник ХГПУ, Вып.106. – Харьков: ХГПУ, 2000. – С. 89-93.
4.
Кондратюк О.Ю. Пути совершенствования плавких предохранителей для установок наружного освещения // Вестник ХГПУ, Серия НРСТ, Вып. 82. – Харьков, ХГПУ.- 2000. С.73-74.
5.
Корлюка О. Ю. О необходимости повышения качества защиты осветительных установок // Тез. докл. на XXIX науч.-техн. конф. преподавателей, аспирантов и сотрудников ХГАГХ. – Харьков: ХГАГХ, 1998. – С.33-34.
6.
Ильина Н. А., Корлюка О. Ю., Пушкарь Е. Н Совершенствование плавких предохранителей для осветительных установок // Тез. докл. на XXIX науч.-техн. конф. преподавателей, аспирантов и сотрудников ХГАГХ. – Харьков: ХГАГХ, 1998. – С.34
7.
Корлюка О. Ю.Элементы теории и практики совершенствования плавких предохранителей //Тез. докл. на XXX науч.-техн. конф. преподавателей, аспирантов и сотрудников ХГАГХ. – Харьков: ХГАГХ,2000. – С42-43.
АНОТАЦІЇ
Кондратюк О.Ю. Підвищення надійності установок зовнішнього освітлення шляхом вдосконалення конструкції та технології виготовлення апаратів захисту. – Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.07 – світлотехніка та джерела світла. – Харківська державна академія міського господарства. – Харків, 2000.
Дисертація присвячена підвищенню надійності роботи установок зовнішнього освітлення. на основі аналізу та розрахунку роботи мережі зовнішнього освітлення поставлена та вирішена задача багатокритеріальної оптимізації. Аналіз усієї системи зовнішнього освітлення дозволив визначити причину зниження надійного функціонування – “хибні” спрацьовування топких запобіжників. У роботі подано можливе рішення проблеми, шляхом використання для захисту мереж зовнішнього освітленя топких запобіжників з твердим наповнювачем.. Наведено теоретичні та практичні основи отримання твердого наповнювача. Використання даного виду наповнювача дозволяє збільшити відсоток інтеграла розтопленя у повному інтегралі.
Використання даного виду апаратів захисту у міських мережах зовнішнього освітлення суттєво знижує кількість “хибних” спрацьовувань.
Ключові слова: розрахунок роботи мережі, зовніншні освітлювальні установки, хибні спрацьовування, надійність.
Kondrathuk O. Yu. The reliability increasing of the outdoor lighting equipment by way of improving the design and manufacturing technology of the protection apparatus. – The Manuscript.
Thesis for a candidate degree of engineering by speciality – 05.09.07 Lighting engineering and sources of light – Kharkov State Municipal Academy. Kharkov, 2000.
The work deals with the problem of the increasing of the performance reliability of the outdoor lighting equipment. The analysis and calculation of the operating duties of the outdoor lighting equipment have been performed on the basis of the statement and solution of the multicriteria optimization problem. The careful investigations have established the main reason for the unreliable service of the outdoor lighting equipment – the false operation of the protection apparatus. The scientific and technical methods to tackle the problem have been suggested which are based on the upgrading the construction and technology for the manufacturing of the fuselink having “hard filler”. The fusing integral to let through integral ratio in the developed fuse has been significally elevated that enabled the performance reliability of the lighting equipment to be increased.
The work results have found a wide practical utility in the municipal lighting network.
Key words: calculation of operating duties, outdoor lighting equipment, false operation, reliability.
Кондратюк О.Ю. Повышение надежности установок наружного освещения путем совершенствования конструкции и технологии изготовления аппаратов защиты. - Рукопись.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.07 – светотехника и источники света. Харьковская государственная академия городского хозяйства. – Харьков, 2000.
Диссертация посвящена повышению надежности функционирования установок наружного освещения. В работе представлено теоретическое и практическое решение проблемы “ложных” срабатываний аппаратов защиты в системе наружного освещения, посредством применения в них твердого наполнителя позволяющего повысить перегрузочную характеристику аппарата.
Тщательный и подробный анализ системы НО позволил установить основные причины снижения качества их работы: увеличение числа отключений и времени пребывания установок в нерабочем состоянии.. Определена наиболее многочисленная группа отключений – срабатывания аппаратов защиты, вызванные в большинстве случаев, пусковыми режимами работы осветительных установок и относительно кратковременными схлестываниями проводов в воздушной сети. Поставлена задача многокритериальной оптимизации, решение которой дало возможность более точно определить условия для получения качественно функционирующей установки наружного освещения.
Системный анализ и синтез сети НО позволил установить причину существования в сети пусковых токов – различное сопротивление источников света в холодном и горячем состояниях, а также длительные процессы разгорания.
Проведенные многовариантные расчеты сети , которые выполнялись с учетом возможной номенклатуры сечений, различных длин проводов, мощности питающего трансформатора и пр., позволили установить что наибольшего своего значения ток достигает в промежуток времени от 5 до 6,5 мс. При определенных условиях величина тока достигает 3000 А. Анализ защитных характеристик плавкого предохранителя общепромышленного назначения, применяемого в установках НО дал возможность сделать вывод о недостаточной эффективности способа учета пусковых токов на стадии проектирования ОУ.
С целью, повышения надежности защиты системы наружного освещения плавкими предохранителями предложено модернизировать их конструкцию за счет применения твердого наполнителя. Приведены элементы теории и практики получения твердого наполнителя. Предложен и обоснован оптимальный фракционный состав кварцевого песка. Проведены экспериментальные исследования по засыпке песка на специальном засыпочном стенде по оригинальной методике. В процессе засыпки выделено два, практически одинаковых по длительности этапа засыпки: свободное вибрационное уплотнение и принудительное уплотнение. Выявлено влияние на процесс засыпки: амплитуды колебаний и выбрано оптимальное значение длительности процесса; фракционного состава кварцевого песка; критериев оценки качества засыпки, в том числе плотности упаковки, глубине погружения контрольного щупа, защитным характеристикам. Опытным путем установлен, характер поведения кварцевого песка в корпусе предохранителя на вибрационном стенде, физически описываемый как ньютоновская (несжимаемая) жидкость способная передавать воздействующее на него давление т.е. становиться квазиньютоновской. Проанализировано влияние геометрической формы питателя на динамику процесса засыпки. Исследовано влияние степени уплотнения на защитные характеристики предохранителя, в том числе при свободной ручной засыпке, свободной вибрационной засыпке, принудительной вибрационной засыпке с высокой степенью уплотнения. Обосновано применение и определены способы введения в предохранитель в качестве связующего вещества 30% водного раствора жидкого стекла. Исследовано влияние различных факторов на эффективность технологического процесса , в том числе величины давления, разности уровней, зернистости наполнителя. Предложен альтернативный технологический процесс, в соответствии с которым, засыпке предшествует заливка, определены оптимальные параметры этого процесса, показана его эффективность в повышении степени уплотнения, упрощения технологии.
Разработаны физические основы и феноменологическое описание оригинального способа сушки наполнителя путем пропускания электрического тока через предохранитель. Дано теоретическое представление проблемы, включающее в себя постановку задачи, вывод основных уравнений и методику их решения применительно к явлениям тепло- и массообмена при изменяющихся граничных условиях и фазовых превращениях, диффузии, фильтрации описываемых уравнениями поля и термодинамики, эффективным методом решения которых является подход на основе R – сеток. По разработанной методике выполнены экспериментальные исследования на опытной установке по сушке 10 плавких предохранителей с целью проверки соответствия с теорией и выявления новых особенностей. Определено влияние плотности номинального тока в перешейках, контактных выводах и шинах как доминирующего фактора интенсивности процесса. Экспериментально определены физические параметры смеси песка и раствора жидкого стекла на различных стадиях процесса сушки. Проведены эксплуатационные исследования, подтверждающие теоретические предположения о практической значимости полученных результатов.
Ключевые слова: расчет функционирования сети, наружные осветительные установки, “ложные ” срабатывания, надежность.
