Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Заключение
Наше повествование подходит к концу. Патенты получены, с большим или меньшим успехом внедрены в производство. Но жизнь на этом не останавливается. Конкуренция -вешь достаночно жёсткая, настоящее производство не терпит стабильности, его нужно постоянно совершенствовать. На этом пути возможны успехи и неудачи. Ниже приводим на эту тему, без купюр и комментариев, небольшую статью, опубликованную несколько лет тому назад.
Левинзон С.В. Методы оптимизации преобразователей-ограничителей напряжения // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2014. – № 6. – С. 40-42;URL: http://applied-research.ru/ru/article/view?id=5162 (дата обращения: 18.01.2020).
Рассматриваются нереализованные возможности совершенствования стабилизаторов напряжения. Точнее, стабилизаторов– ограничителей переменного напряжения впостоянное. Решить задачу вкомплексе на сегодняшний день не удалось по ряду причин, рассмотренных ниже. Вместе стем, следует, на взгляд автора, руководствоваться принципом У. Черчилля: «Успех– не окончателен, неудачи– не фатальны: значение имеет лишь мужество продолжать».
Существует ряд способов, обеспечивающих экономию электроэнергии спомощью стабилизаторов-ограничителей напряжения, атакже устройств, реализующих эти способы. Некоторые из них успешно реализованы [1-4]. Во всех перечисленных способах используются как магнитные, так иэлектрические соединения. Напряжение на нагрузке регулируется узлом управления икоммутации. Узел комбинированной защиты выполняет основные функции, отключая нагрузку от сети или сеть от нагрузки. Основной узел включён по схеме автотрансформатора, вкотором первичные ивторичные обмотки спомощью дополнительного трансформатора дают возможность работы при стабилизированных напряжениях на нагрузке втрёх основных режимах– номинальном, ограничением «снизу» или «сверху». Однако инженерная мысль не стоит на месте.
Проходят годы, при эксплуатации выявляются слабые места, появляется возможность устранения недостатков, не выходя за рамки существующих патентов, но так происходит не всегда. Изменение порядка или количества операций при использовании способа, изменение узлов исвязей при реализации устройств по новому способу приводит, как правило, кзаявке на новый патент. Иесли авторы внимательно следят за патентной иинженерно-технической литературой вданной области, то успех приходит как бы сам собой. Но «само– собой» ничего не приходит.
Несколько лет тому назад мною было предложено соавторам по патентам [1-4] поработать над новым способом улучшения энергетической эффективности. Аза способом следуют иновые устройства. Была проведена определённая работа, но не доведенная до получения реальных результатов[5]. Фактически была проверена только идея использования метода компенсации вприменении кзапатентованной структуре. Ключевой пункт формулы изобретения кновому патенту выглядел следующим образом (впервые всвоей многолетней патентной практике– а«за спиной» две сотни авторских свидетельств ипатентов, вкоторых перечислена имоя фамилия– япубликую воткрытой печати то, что может быть заявлено, но не будет: отказ гарантирован, ибо такое уже известно, ссылка будет на публикацию этого доклада): способ комплексного сбережения электрической энергии, содержащий измерение входного напряжения от источника питания переменного тока ксиловой цепи; выдачу сигнала управления всиловую цепь ипроизводство желаемого напряжения на нагрузке впределах заданного диапазона, отличающийся тем, что внего введена операция по контролю иподключению одного или нескольких устройств компенсации реактивной мощности противоположного по сравнению снагрузкой характера: индуктивная составляющая компенсируется емкостным компенсатором, емкостная– индуктивным, причём, критерием компенсации является оптимизированный коэффициент мощности cosφ.
Вчём заключалась суть предложения? Методы компенсации реактивной мощности известны ещё со времён Максвелла иФарадея, но применительно кконкретной структуре преобразователей– ограничителей, исходя из проведенного патентного поиска, не использовались. Всовременном мире выпускается серийно бесчисленное количество типов компенсаторов, восновном для индуктивной нагрузки, для улучшения cosφ. Но все они являются автономными устройствами, подключаемыми прямо кнагрузке (например, касинхронным электродвигателям). Автор настоящего доклада много, очень много лет тому назад, работая дежурным электриком на заводе, принимал участие вэксплуатации статических конденсаторов для улучшения cosφ идаже получал за это ежемесячные премии.
После того, как проверяется основная идея, идёт длительная инженерная работа. Вданном случае нужно было проделать следующее:
–определить (условно) границы компенсации индуктивной нагрузки. Например, для электродвигателей от 1кВА до 10;
–рассчитать для них максимальную емкостную составляющую компенсации (ωL = 1/ωС ) и, исходя из напряжения примерно 500Вдля трехфазных систем и300– 350Вдля однофазных, определить ряд конденсаторов– физических единиц;
–определить мощность, потребляемую от сети, в«чистом виде», сразличными конденсаторами ивыяснить, что является оптимальным по критерию «экономия электроэнергии– стоимость конденсаторов»;
–повторить предыдущий пункт совместно снашим устройством;
–составить сравнительные таблицы. Тогда мы увидим «что мы имеем сгуся», как говорят «унас вОдессе», т.е., каковы плюсы иминусы предложения.
Первый этап, описанный выше, ответит на вопросы, что икак делать дальше:
–какое управление компенсаторами предусматривать (ручное, автоматическое, комбинированное),
–как «предотвратить» процессы первоначального заряда конденсаторов и, как икогда их подзаряжать;
–подумать об оптимизации защитного блока, т.е. оставить только крайне необходимые функции защиты исигнализации;
–проверить на практике то, что решили «вложить» вустройство вобязательном порядке.
Были проведены предварительные испытания иполучен весьма неплохой результат по экономии электроэнергии (10-15 %). При этом использовалось 4секции конденсаторов. Осталось решить следующие задачи:
–насколько целесообразно приближение этого параметра, т.е.cosφ, кединице. По всей вероятности, он ибудет критерием целесообразности;
–для дальнейшего выбора конденсаторов, используемых вмировой практике, необходимо,например,для напряжения 500В, знать конкретную ёмкость их вкаждом случае вМкФ взависимости от мощности э/двигателя или его индуктивности вГн. Т.е. ввести впротокол испытаний следующие дополнительные графы для каждого э/двигателя: емкость компенсатора 1,2,3,4ивеличину cosφ.
Иполучить ответы, вчастности, на такие вопросы:
–раскрыть узел А1на принципиальной схеме, чтобы посмотреть, куда вобщем виде целесообразно «влезть». Кроме того, нужно определить, что является критерием переключения. Косинус фи? Икак он там контролируется?
–Может быть, нужен менее многофункциональный иболее простой контроллер?
–Как «предотвратить» процессы первоначального заряда конденсаторов и, как икогда их подзаряжать; наверно, целесообразно оставить их постоянно включёнными. Но известны схемы, вкоторых вцелях экономии их отключают при определённом разряде, азатем снова включают. Нужно будет подсчитать энергетическую выгоду от одного идругого варианта.
–Нужно подумать об оптимизации защитного блока, т.е. оставить только крайне необходимые функции защиты исигнализации; наверно, это будет вобязательном порядке защита от перегрузок по току иКЗ (короткого замыкания) внагрузке,защита от сетевого перенапряжения. Возможно, следует предусмотреть изащиту от уменьшения сопротивления изоляции.
После всего перечисленного нужно было бы оформить патент, желательно международный, сформулой изобретения пунктов на 20-30.Вполне понятно, что предстояла довольно большая работа втрёх планах– инженерно– техническом, экспериментальном ипатентном. Справиться тремя-четырьмя исполнителями снёй оказалось не под силу. Нужны были дополнительные материальные затраты. Привлечь других работников, ипри том, квалифицированных, на «общественных началах» не получилось.
Кроме того, физически соавторов разделяют тысячи километров, а«овёс нынче дорог», т.е. самолётами не налетаешься для непосредственной совместной работы, особенно при испытаниях. Короче: работа была остановлена, наверно, навсегда. Ивсё-таки закончить хочется на оптимистической ноте, той, скоторой автор начал: «Успех– не окончателен, неудачи– не фатальны: значение имеет лишь мужество продолжать». У. Черчилль.