Аннотация
В статье описана методика расчета входного понижающего трансформатора подводной части системы электропитания телеуправляемого подводного аппарата. Рассмотренная методика позволяет для конкретной структуры, мощности и требуемых массогабаритных показателей системы электропитания телеуправляемого подводного аппарата, а также длины и электрических параметров кабель-троса определить максимально возможную частоту передачи напряжения по кабель-тросу, что, в свою очередь, помогает обоснованно выбрать частоту передачи. Кроме того, было показано, что увеличение частоты передачи напряжения по кабель-тросу до 10 кГц ведет к уменьшению массы входного понижающего трансформатора подводной части системы электропитания телеуправляемого подводного аппарата более чем в 2 раза. Нежелательным последствием увеличения частоты питающего напряжения является увеличение реактивной (емкостной) составляющей тока кабель-троса. Компенсация реактивной составляющей тока осуществляется с помощью индуктивностей намагничивания трансформаторов бортовой и подводной частей системы. Рассмотрено проявление волнового эффекта в кабель-тросе системы электропитания телеуправляемого подводного аппарата при повышении частоты передачи напряжения. Приведено условие представления кабель-троса как цепи с распределенными параметрами и приведена методика расчета токов и напряжений в любой точке линии. Исследован характер изменения амплитуды напряжения вдоль кабель-троса. Проведено математическое моделирование системы электропитания телеуправляемого подводного аппарата с кабель-тросом, передающим мощность свыше 65 кВт на расстояние до 11 км при частоте 10 кГц, в результате которого получены графики напряжения в начале и конце кабель-троса, подтвержден нелинейный характер изменения амплитуды напряжения вдоль линии.
Ключевые слова
Телеуправляемый подводный аппарат, система электропитания, кабель-трос, напряжение, частота, трансформатор, перегрев, потери.
1. Ястребов В.С. Телеуправляемые подводные аппараты. Ленинград: Судостроение, 1973, 199 с.
2. Ignatova A.M. Underwater Vehicles for Geological Research. Gelendshic: Yuzhmorgeologia, 1990.
3. Underwater robotics: surface cleaning technics, adhesion and locomotion systems / H. Albitar, K. Dandan, A. Ananiev, I. Kalaykov // International Journal of Advanced Robotic System. 2016. No. 13(1). Pp. 1-14. doi: 10.5772/62060
4. Рулевский В.М., Дементьев Ю.Н., Бубнов О.В. Системы электропитания подводных аппаратов // Известия Томского политехнического университета. 2004. №5(307). С. 120–123.
5. Мишин В.Н., Рулевский В.М., Юдинцев А.Г. Системы электропитания телеуправляемых подводных аппаратов переменного тока мощностью свыше 10 кВт // Известия Томского политехнического университета. 2013. №4(322). С. 107–110.
6. Рулевский В.М. Методика определения оптимального напряжения и частоты переменного тока в трехфазном кабель-тросе системы электропитания подводного аппарата // Доклады ТУСУР. 2019. №2(22). С. 121–127. doi: 10.21293/1818-0442-2019-22-2-121-127
7. Определение погонных электротехнических параметров нефтепогружного кабеля / А.С. Глазырин, Ю.Н. Исаев, С.Н. Кладиев, А.П. Леонов, И.В. Раков, С.В. Колесников, С.В. Ланграф, А.А. Филипас В.А., Копырин, Р.Н. Хамитов, В.З. Ковалев, А.В. Лавринович // Известия Томского политехнического университета. Инжинеринг ресурсов. 2021. №6(332). С. 186-197. doi: 10.18799/24131830/2021/06/3249
8. Мелешин В.И. Транзисторная преобразовательная техника. М.: Техносфера, 2006. 632 с.
9. Официальный сайт НПП Гаммамет. http://www.gammamet.ru/index.php/ru/gm/comp-fix (дата обращения: 28.08.2022)
10. Бальян Р. Х. Трансформаторы для радиоэлектроники. М.: Советское радио, 1971. 720 c.
11. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Л.: Энергия, 1967. 517 с.
12. Черкашин М.В., Бабак Л.И. Линии передачи и согласующие цепи для СВЧ МИС: учебное пособие. Томск: Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2010. 54 с.
13. Правикова А.А. Кабель как цепь с распределенными параметрами в системе электропитания телеуправляемого подводного аппарата // Труды XIV Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука. Технологии. Инновации» (НТИ-2020), г. Новосибирск, 30 ноября - 4 декабря. Новосибирск, 2020. С. 56-60.
14. Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники. М.: Высшая школа, 1996. 623 с.
15. Рулевский В.М. Энергоэффективные системы электропитания глубоководных телеуправляемых подводных аппаратов: дис. … д-ра техн. наук: 05.09.03 / Рулевский Виктор Михайлович. Томск, 2019. 352 с
Правикова А.А., Рулевский В.М. Влияние частоты передачи напряжения по кабель-тросу на потери и массогабаритные параметры системы электропитания подводного аппарата // Электротехнические системы и комплексы. 2022. № 4(57). С. 29-35. https://doi.org/10.18503/2311-8318-2022-4(57)-29-35