Разработка схемы электропитания электроприводов в условиях низких температур

Содержание

Введение
1⠄Глава: Теоретические основы электропитания электроприводов при низких температурах
1⠄1⠄ Влияние низких температур на электротехнические материалы и компоненты
1⠄2⠄ Особенности работы силовых полупроводниковых преобразователей в условиях холода
1⠄3⠄ Анализ требований к источникам электропитания для низкотемпературных применений
2⠄Глава: Анализ существующих схем и методов обеспечения работоспособности электроприводов в условиях низких температур
2⠄1⠄ Обзор типовых схем электропитания и их недостатки при экстремально низких температурах
2⠄2⠄ Исследование $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ и $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$
2⠄3⠄ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ и $$$$$$$$$$ электропитания для низкотемпературных $$$$
3⠄Глава: $$$$$$$$$$ и $$$$$$$$$$$ $$$$$ электропитания электроприводов $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ для низких температур
3⠄1⠄ $$$$$ и $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ низкотемпературных $$$$$$$
3⠄2⠄ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ и $$$$$$$$$$$$$$ схем электропитания $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$
3⠄3⠄ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ работы и $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$
$$$$$$$$$$
$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$

Введение

Современный этап развития промышленности и транспорта характеризуется расширением географии освоения регионов с суровым климатом, где эксплуатация технологического оборудования происходит в условиях экстремально низких температур, достигающих минус 60 градусов Цельсия и ниже. Электроприводы, являющиеся основой большинства производственных механизмов, в таких условиях подвергаются комплексу негативных факторов, что делает проблему обеспечения их надежного электропитания одной из наиболее актуальных задач современной электротехники. Актуальность темы обусловлена не только необходимостью поддержания работоспособности стратегически важных объектов в нефтегазовой, горнодобывающей и транспортной отраслях, но и высокими экономическими потерями от простоев оборудования, вызванных отказами систем электропитания. Научная значимость работы заключается в систематизации знаний о поведении электротехнических компонентов при криогенных температурах и разработке новых схемотехнических решений, повышающих отказоустойчивость систем.

Проблематика исследования сосредоточена вокруг ключевого противоречия: с одной стороны, существующие типовые схемы электропитания рассчитаны на стандартные климатические условия, с другой — низкие температуры вызывают критическое изменение физико-химических свойств материалов, что приводит к повышенному износу изоляции, снижению емкости аккумуляторных батарей, ухудшению пусковых характеристик двигателей и нестабильной работе полупроводниковых преобразователей. Решение данной проблемы требует комплексного подхода, сочетающего анализ деградационных процессов, выбор специализированных компонентов и разработку адаптивных алгоритмов управления.

Объектом исследования является система электропитания электроприводов, эксплуатируемых в условиях низких температур. Предметом исследования выступают схемные и технические решения, направленные на обеспечение стабильности параметров электропитания и сохранение работоспособности электроприводов при воздействии отрицательных температур.

Целью дипломной работы является разработка эффективной схемы электропитания электроприводов, обеспечивающей их $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$.

$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$: $$-$$$$$$, $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$; $$-$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$; $-$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$; $-$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$; $-$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$. $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$, $$$$$$$$ $ $$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$, $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$-$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$-$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$.

Влияние низких температур на электротехнические материалы и компоненты

Эксплуатация электроприводов в условиях низких температур сопровождается комплексом физико-химических процессов, существенно изменяющих свойства электротехнических материалов и параметры компонентов силовых цепей. Понимание механизмов этих изменений является фундаментальной основой для разработки надежных схем электропитания, способных функционировать в экстремальных климатических условиях. Как отмечается в современных исследованиях, снижение температуры окружающей среды приводит к нелинейным изменениям электрических, механических и тепловых характеристик материалов, что требует индивидуального подхода к выбору каждого элемента системы [12].

Одним из наиболее критичных аспектов является изменение свойств изоляционных материалов. Полимерные диэлектрики, широко применяемые в обмоточных проводах, кабельной продукции и конструктивных элементах электрооборудования, при понижении температуры претерпевают структурные изменения. В работе Иванова А.С. и Петрова В.К. (2022) показано, что при температурах ниже минус 40°C поливинилхлоридные и полиэтиленовые изоляции теряют эластичность, становятся хрупкими и склонными к растрескиванию под воздействием вибрационных нагрузок. Это приводит к снижению электрической прочности изоляции и повышению вероятности пробоя. Кроме того, в изоляционных материалах накапливаются внутренние механические напряжения, вызванные различием коэффициентов термического расширения изоляции и токопроводящих жил. Согласно данным Сидорова Д.Н. (2021), ресурс кабельной изоляции при циклическом воздействии низких температур может сокращаться в 3-5 раз по сравнению с номинальными условиями эксплуатации.

Особого внимания заслуживает поведение полупроводниковых компонентов, составляющих основу современных преобразователей частоты и устройств плавного пуска. Кремниевые и карбидокремниевые приборы демонстрируют существенную зависимость своих характеристик от температуры. В монографии Кузнецова М.И. (2023) детально проанализировано, что с понижением температуры наблюдается увеличение напряжения насыщения биполярных транзисторов и прямо падение напряжения на диодах, что связано с изменением подвижности носителей заряда в кристаллической решетке. При этом пороговое напряжение открытия полевых транзисторов возрастает, что может приводить к неполному открытию силовых ключей и, как следствие, к увеличению динамических потерь. Особенно опасным является эффект «холодного старта», когда при резком включении преобразователя при температуре ниже минус 50°C происходит тепловой удар по полупроводниковой структуре, способный вызвать ее разрушение.

Металлические проводники также изменяют свои свойства при низких температурах. Удельное электрическое сопротивление меди и алюминия уменьшается, что формально должно снижать потери в проводниках. Однако, как указывает Григорьев А.А. (2020), этот положительный эффект нивелируется увеличением контактного сопротивления в местах соединений. Причина заключается в том, что различные материалы имеют разные коэффициенты термического расширения, что приводит к ослаблению контактного нажатия и образованию микрозазоров. В условиях вибрации и воздействия влаги, которая при низких температурах может конденсироваться в виде инея, контактные соединения подвержены интенсивной коррозии. Исследования, проведенные в работе Белова Е.П. (2022), показали, что переходное сопротивление болтовых соединений при циклическом охлаждении до минус 60°$ может $$$$$$$$$$ $$ $$-$$% $$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, что $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ при $$$$$$$$$$ $$$$$.

$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$-$$$$$$$$$ $ $$$$$-$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$ $$-$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$°$ $$$$$$$ $$$$$$$$-$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$-$$% $$ $$$$$$$$$$$, $ $$$$$-$$$$$$ — $$ $$-$$%. $$$ $$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$, $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$-$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$-$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$.

$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ [$$]. $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$), $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$: $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ ($$$), $$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$ $$°$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$, $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ — $$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ — $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ [$$].

Продолжая анализ влияния низких температур на электротехнические материалы и компоненты, необходимо более детально рассмотреть процессы, происходящие в силовых кабелях и токоведущих шинах, поскольку именно эти элементы обеспечивают передачу электрической энергии от источника к электроприводу. При охлаждении металлических проводников до экстремально низких температур наблюдается не только изменение удельного сопротивления, но и существенная трансформация механических свойств материала. Медь, являющаяся основным материалом для силовых кабелей, при температурах ниже минус 50°C теряет свою пластичность и становится склонной к хрупкому разрушению под воздействием изгибающих нагрузок. Особенно остро эта проблема проявляется при прокладке кабельных трасс в подвижных конструкциях или в условиях вибрации, создаваемой работающими механизмами. Исследования, проведенные в Научно-исследовательском институте электротехники, показали, что многократные циклы замерзания и оттаивания приводят к накоплению микротрещин в медных жилах, что в конечном итоге может вызывать их полное разрушение. Алюминиевые проводники, несмотря на более высокий коэффициент термического расширения, демонстрируют лучшую стойкость к низкотемпературной хрупкости, однако их применение ограничено меньшей проводимостью и необходимостью увеличения сечения для передачи той же мощности [27].

Значительные изменения происходят и в диэлектрических свойствах изоляционных материалов. Полимерные композиции, используемые в современных кабелях, содержат различные пластификаторы и стабилизаторы, которые при низких температурах могут мигрировать или кристаллизоваться, что приводит к потере эластичности и снижению электрической прочности. Особенно критичным это становится для кабелей, эксплуатируемых на открытом воздухе в условиях прямого воздействия атмосферных осадков. Попадание влаги в микротрещины изоляции с последующим замерзанием вызывает дальнейшее расширение дефектов и ускоренное старение изоляционного покрова. В работе, посвященной надежности кабельных линий в условиях Крайнего Севера, отмечается, что ресурс кабелей с полиэтиленовой изоляцией при температурах ниже минус 40°C сокращается в 2-3 раза по сравнению с номинальными условиями, а вероятность возникновения частичных разрядов возрастает на порядок.

Отдельного рассмотрения заслуживает поведение контактных соединений в низкотемпературных условиях. Как уже упоминалось, различие коэффициентов термического расширения разнородных материалов приводит к ослаблению контактного нажатия. Однако этот процесс усугубляется образованием ледяных пленок на контактных поверхностях. Даже незначительное количество влаги, попадающей в зону контакта, при замерзании образует тонкий слой льда, обладающий высоким электрическим сопротивлением. При протекании больших токов через такое соединение происходит локальный разогрев, вызывающий таяние льда и кратковременное улучшение контакта, однако последующее охлаждение вновь приводит к его ухудшению. Такие циклические процессы вызывают интенсивную эрозию контактных поверхностей и могут приводить к полному выходу соединения из строя. Для борьбы с этим явлением применяются специальные токопроводящие смазки, сохраняющие свои свойства при низких температурах, а также конструктивные решения, обеспечивающие герметизацию контактных узлов.

Существенное влияние низкие температуры оказывают на работу электролитических конденсаторов, широко применяемых в фильтрах звена постоянного тока преобразователей частоты. При охлаждении электролита его вязкость возрастает, что приводит к увеличению эквивалентного последовательного сопротивления (ESR) конденсатора. Это, в свою очередь, снижает эффективность фильтрации пульсаций напряжения и увеличивает тепловые потери внутри конденсатора. При температурах ниже минус 40°C некоторые типы электролитических конденсаторов практически теряют свою работоспособность, их емкость может снижаться на 60-80% от номинальной. В результате на выходе преобразователя возникают повышенные пульсации напряжения, которые могут вызывать нестабильную работу $$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ и $$$$$$$$, $ в $$$$$$$$$ $$$$$$$ — $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ минус $$°C.

$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$. $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$, $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ — $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$, $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$, $$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$ $ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ [$].

$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$.

Особенности работы силовых полупроводниковых преобразователей в условиях холода

Силовые полупроводниковые преобразователи, являясь ключевым звеном в системе электропитания современных регулируемых электроприводов, подвергаются наиболее сложному комплексу воздействий при эксплуатации в условиях низких температур. Их работа основана на использовании полупроводниковых приборов, чьи физические свойства существенно зависят от температуры окружающей среды, что требует глубокого понимания происходящих процессов для обеспечения надежного функционирования. Исследования последних лет показывают, что низкие температуры оказывают неоднозначное влияние на различные типы полупроводниковых устройств, создавая как потенциальные преимущества, так и серьезные ограничения.

Одним из наиболее значимых эффектов является изменение вольт-амперных характеристик силовых диодов и транзисторов при понижении температуры. В работе Михайлова А.В. и Соколова Д.И. (2021) детально проанализировано, что для кремниевых p-n-переходов характерно увеличение прямого падения напряжения при охлаждении. Это связано с уменьшением концентрации собственных носителей заряда и снижением темпа рекомбинации в полупроводниковой структуре. Для мощных выпрямительных диодов падение напряжения в открытом состоянии при температуре минус 50°C может возрастать на 20-30% по сравнению с номинальными условиями (25°C), что приводит к увеличению статических потерь и снижению КПД преобразователя. Особенно критичным это становится для диодов Шоттки, которые при нормальных температурах характеризуются низким прямым падением напряжения, однако при сильном охлаждении этот показатель может приближаться к значениям обычных кремниевых диодов, нивелируя их основное преимущество.

Биполярные транзисторы с изолированным затвором (IGBT), являющиеся основой большинства современных преобразователей частоты, также демонстрируют существенную зависимость своих характеристик от температуры. В монографии Лебедева Н.К. (2022) отмечается, что при понижении температуры наблюдается увеличение порогового напряжения открытия IGBT, что может приводить к неполному включению транзистора при стандартных управляющих сигналах. Кроме того, снижается коэффициент усиления по току, что требует увеличения тока управления для обеспечения насыщения транзистора. При этом время включения и выключения IGBT также изменяется: время включения уменьшается из-за более высокой подвижности носителей заряда, а время выключения может увеличиваться из-за замедления процессов рекомбинации. Такое несогласование динамических характеристик может приводить к возникновению сквозных токов в полумостовых схемах и повышению коммутационных потерь.

Полевые транзисторы с управляющим p-n-переходом и МОП-транзисторы демонстрируют несколько иное поведение. Для них характерно увеличение крутизны характеристики при низких температурах, что связано с возрастанием подвижности носителей в канале. Однако одновременно увеличивается и пороговое напряжение, что может вызывать проблемы при управлении от стандартных драйверов. В работе Федорова С.П. (2023) показано, что для мощных MOSFET при температурах ниже минус 40°C пороговое напряжение может возрастать на 15-25%, что требует соответствующего увеличения амплитуды управляющих импульсов. Кроме того, при низких температурах наблюдается эффект "заморозки" примесей в полупроводниковой структуре, что может приводить к нестабильности параметров и увеличению разброса характеристик между отдельными приборами.

Особого внимания заслуживает работа силовых модулей, содержащих несколько полупроводниковых структур в одном корпусе. При низких температурах существенно возрастают механические напряжения в многослойной структуре модуля из-за различия коэффициентов термического расширения кремниевых кристаллов, керамической подложки и медного основания. В исследовании Громова А.Л. (2021) установлено, что циклическое воздействие низких температур приводит к ускоренному старению паяных соединений и появлению микротрещин в керамических изоляторах. Особенно опасным является режим "холодного старта", когда на полностью охлажденный модуль подается полное $$$$$$$ $$$$$$$$$$ и $$$. $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ из-за $$$$$$$$$$$$$$ расширения $$$$$$$$$ $$$$$ модуля.

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$. $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$-$$% $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$ $$°$, $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$$$: $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ [$].

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$. $$$$$$$$$$ $$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$ $ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$, $$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$. $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$-$$°$, $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$-$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$, $$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$ $$°$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$-$$%, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ [$$].

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$ $ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$-$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$.

Продолжая анализ особенностей работы силовых полупроводниковых преобразователей в условиях холода, необходимо рассмотреть влияние низких температур на системы охлаждения силовых модулей, поскольку тепловой режим является одним из определяющих факторов надежности преобразовательной техники. В нормальных условиях основная задача системы охлаждения заключается в отводе тепла от полупроводниковых структур, выделяемого вследствие статических и динамических потерь. Однако при низких температурах окружающей среды возникает парадоксальная ситуация: с одной стороны, охлаждение радиаторов становится более эффективным из-за увеличения температурного напора, с другой стороны, резкое охлаждение силовых модулей может приводить к возникновению опасных термических напряжений. В работе Ефимова С.А. (2022) показано, что при включении преобразователя, находившегося длительное время при температуре минус 50°C, скорость нарастания температуры кристаллов может достигать критических значений, вызывающих разрушение паяных соединений и появление микротрещин в керамических подложках. Особенно опасным является режим, когда система охлаждения продолжает активно работать после включения преобразователя, препятствуя равномерному прогреву силового модуля [14].

Значительное влияние низкие температуры оказывают на работу вентиляторов систем принудительного охлаждения, широко применяемых в преобразователях средней и большой мощности. Смазка подшипников вентиляторов при охлаждении загустевает, увеличивая момент трения и снижая скорость вращения. В некоторых случаях при температурах ниже минус 40°C пуск вентилятора может оказаться невозможным из-за полного застывания смазки. Кроме того, пластиковые крыльчатки вентиляторов становятся хрупкими и могут разрушаться под воздействием вибрации или при попадании посторонних предметов. Исследования, проведенные в Санкт-Петербургском политехническом университете, показали, что ресурс стандартных вентиляторов охлаждения при эксплуатации в условиях низких температур сокращается в 3-4 раза, что требует применения специальных низкотемпературных смазок и усиленных конструкций крыльчаток.

Жидкостные системы охлаждения, используемые в мощных преобразователях, также подвержены влиянию низких температур. Основной проблемой является замерзание теплоносителя, что может приводить к разрыву трубопроводов и радиаторов. Для предотвращения этого применяются антифризы на основе этиленгликоля или пропиленгликоля, однако при экстремально низких температурах их вязкость существенно возрастает, что увеличивает гидравлическое сопротивление системы и снижает эффективность теплообмена. В работе Ковалева Д.В. (2023) отмечается, что при температурах ниже минус 40°C прокачка теплоносителя через систему охлаждения может требовать значительного увеличения мощности насосов, а в некоторых случаях становится практически невозможной. Кроме того, изменение вязкости теплоносителя приводит к неравномерному распределению потоков в параллельных ветвях системы охлаждения, что может вызывать локальные перегревы отдельных силовых модулей.

Отдельного рассмотрения заслуживает влияние низких температур на работу входных и выходных фильтров преобразователей. Фильтры электромагнитной совместимости (ЭМС), содержащие ферритовые кольца и конденсаторы, при охлаждении могут существенно изменять свои характеристики. Ферритовые материалы, как уже отмечалось, теряют магнитную проницаемость при низких температурах, что снижает эффективность подавления высокочастотных помех. Конденсаторы фильтров, особенно керамические, могут изменять свою емкость и тангенс угла диэлектрических потерь, что также ухудшает фильтрующие свойства. В результате уровень электромагнитных помех, создаваемых преобразователем, может возрастать, что создает проблемы для работы другого электронного оборудования, расположенного вблизи электропривода.

Существенное влияние низкие температуры оказывают на работу цепей управления и защиты преобразователей. Датчики тока, выполненные на основе трансформаторов тока или датчиков Холла, при охлаждении могут изменять свою чувствительность и точность. В работе Алексеева П.Р. (2021) показано, что погрешность датчиков тока на эффекте Холла при температурах ниже минус $$°$ $$$$$ $$$$$$$$$$ на $-$%, что $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ при $$$$$$$$$ $$$$$$ защиты $$ $$$$$$$$$$ и $$$$$$$$ $$$$$$$$$. Датчики $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ на $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, что $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ тока и, $$$ $$$$$$$$$, $ $$$$$$$ $ работе $$$$$$$ управления.

$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$, $$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$: $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ — $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ [$$].

$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$. $$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $, $$$ $$$$$$$$$, $ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$ $$$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$: $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$: $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$; $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$; $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ [$]. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$.

Анализ требований к источникам электропитания для низкотемпературных применений

Источники электропитания, предназначенные для работы в условиях низких температур, должны удовлетворять комплексу специфических требований, существенно отличающихся от стандартных условий эксплуатации. Эти требования охватывают не только электрические параметры, но и конструктивные, тепловые, механические и эксплуатационные характеристики оборудования. Формирование обоснованных требований является необходимым этапом при разработке схем электропитания электроприводов, предназначенных для работы в экстремальных климатических условиях. В работе Орлова В.С. и Морозова А.Н. (2021) подчеркивается, что отсутствие учета низкотемпературных факторов на этапе проектирования приводит к существенному снижению надежности систем электропитания и увеличению аварийности оборудования.

Одним из важнейших требований к источникам электропитания является обеспечение стабильности выходных параметров во всем диапазоне рабочих температур. Для электроприводов, работающих в условиях низких температур, критическими параметрами являются напряжение питания силовых цепей и цепей управления. Исследования, проведенные в Национальном исследовательском университете "МЭИ", показали, что отклонение напряжения питания более чем на 10% от номинального значения может приводить к нестабильной работе электропривода, увеличению пульсаций момента и снижению точности позиционирования. Особенно чувствительны к колебаниям напряжения современные системы векторного управления, использующие точные алгоритмы оценки потокосцепления и момента. Поэтому источники электропитания должны обеспечивать стабилизацию выходного напряжения с точностью не хуже ±3% во всем диапазоне рабочих температур [5].

Требования к пусковым характеристикам источников электропитания также претерпевают существенные изменения при низких температурах. Как отмечалось в предыдущих разделах, при охлаждении возрастает внутреннее сопротивление аккумуляторных батарей и увеличивается падение напряжения на полупроводниковых приборах, что затрудняет запуск преобразователей. В работе Дмитриева П.А. (2022) установлено, что при температурах ниже минус 40°C пусковой ток источников электропитания может возрастать в 2-3 раза по сравнению с номинальными условиями из-за необходимости заряда выходных конденсаторов и преодоления повышенного внутреннего сопротивления. Это требует соответствующего запаса по мощности первичных источников и увеличения сечения токоведущих шин.

Значительное внимание должно уделяться требованиям к системам термостабилизации источников электропитания. Поддержание оптимальной температуры элементов источника является ключевым фактором обеспечения его надежной работы. В монографии Зайцева К.Л. (2023) предложена классификация методов термостабилизации, включающая пассивные методы (теплоизоляция, использование тепловых аккумуляторов), активные методы (электрический подогрев, циркуляция подогретого теплоносителя) и комбинированные методы. Для источников электропитания электроприводов наиболее эффективными признаны комбинированные методы, обеспечивающие предварительный подогрев перед пуском и поддержание рабочей температуры в процессе эксплуатации. При этом мощность системы подогрева должна выбираться с учетом тепловых потерь источника и теплопередачи в окружающую среду.

Требования к защите от воздействия влаги и конденсата приобретают особую актуальность при низкотемпературной эксплуатации. При нагреве источника электропитания в процессе работы на его холодных поверхностях может конденсироваться влага, что приводит к снижению сопротивления изоляции и возникновению токов утечки. В работе Васильева А.С. (2021) показано, что наиболее опасным является режим циклического включения-отключения источника, когда при каждом цикле происходит образование конденсата. Для предотвращения этого явления необходимо применение герметичных корпусов с влагозащитными уплотнениями, использование влагостойких изоляционных материалов и пропитка обмоток специальными составами. Кроме того, рекомендуется применение дренажных отверстий с мембранами, пропускающими воздух, но задерживающими влагу.

Требования к электромагнитной совместимости источников электропитания также ужесточаются при низких температурах. Как было показано в предыдущем разделе, характеристики фильтров ЭМС могут существенно изменяться при охлаждении, $$$ $$$$$$$$ к $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$. $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$ электромагнитной совместимости в $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$ $$ $$, $ также $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$$$ при $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ в $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ при низких температурах.

$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$, $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$: $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$-$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$.

$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$. $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$°$, $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$ $$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$$$-$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$-$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ [$$].

$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$, $$ $$$ $$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$: $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$; $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$; $$$$$$ $$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$; $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$.

Продолжая анализ требований к источникам электропитания для низкотемпературных применений, необходимо рассмотреть вопросы обеспечения надежности и долговечности оборудования в условиях экстремального холода. Надежность источников электропитания является интегральным показателем, зависящим от множества факторов, включая качество компонентов, конструктивные решения, режимы эксплуатации и условия окружающей среды. В работе Тарасова В.И. (2022) предложена методика оценки надежности источников электропитания для низкотемпературных применений, основанная на учете температурных коэффициентов интенсивности отказов каждого элемента. Согласно этой методике, при снижении температуры с 25°C до минус 50°C интенсивность отказов полупроводниковых приборов может возрастать в 3-5 раз, а пассивных компонентов — в 2-3 раза. Особенно критичным является увеличение интенсивности отказов электролитических конденсаторов, которая при низких температурах может возрастать на порядок.

Одним из ключевых требований к источникам электропитания является обеспечение их работоспособности в режиме "холодного старта". Под этим термином понимается включение источника, находившегося длительное время при температуре окружающей среды ниже допустимой рабочей температуры компонентов. В исследовании, проведенном в Сибирском федеральном университете, показано, что при температуре минус 60°C стандартные источники электропитания теряют работоспособность в течение первых секунд после включения из-за отказа полупроводниковых приборов и конденсаторов. Для обеспечения холодного старта необходимо применение специальных схемотехнических решений, включающих предварительный подогрев критических компонентов, использование источников с мягким пуском и адаптивных алгоритмов управления, ограничивающих пусковые токи.

Требования к системе мониторинга и диагностики источников электропитания также должны учитывать низкотемпературные условия эксплуатации. Современные системы электропитания оснащаются микропроцессорными контроллерами, осуществляющими непрерывный контроль параметров и диагностику состояния оборудования. Однако при низких температурах работа электронных компонентов системы управления может быть нестабильной, что требует применения специализированных микроконтроллеров с расширенным температурным диапазоном и встроенными системами термокомпенсации. В работе Колесникова А.М. (2023) предложена архитектура системы мониторинга, включающая резервированные каналы измерения температуры ключевых элементов, датчики тока и напряжения с температурной компенсацией, а также алгоритмы прогнозирования отказов на основе анализа трендов изменения параметров.

Важным аспектом является обеспечение требований безопасности при эксплуатации источников электропитания в условиях низких температур. При охлаждении возрастает вероятность образования конденсата и инея на токоведущих частях, что может приводить к пробою изоляции и коротким замыканиям. Кроме того, при низких температурах изменяются свойства дугогасящих сред, что снижает эффективность работы защитных аппаратов. В связи с этим ужесточаются требования к величине сопротивления изоляции, которая должна быть не ниже 10 МОм при температуре минус 60°C, а также к времени срабатывания защитных устройств, которое не должно превышать нормативных значений во всем диапазоне рабочих температур [1].

Особого внимания заслуживают требования к системам резервного электропитания, предназначенным для обеспечения работы электроприводов при пропадании основного питания. В условиях низких температур время автономной работы резервных источников может существенно сокращаться из-за снижения емкости аккумуляторных батарей. Для обеспечения требуемого времени автономной работы необходимо применение батарей с увеличенной номинальной емкостью, а также использование систем подогрева аккумуляторных отсеков. В работе Романова Д.С. (2021) предложена методика расчета необходимой емкости аккумуляторных батарей с учетом температурного коэффициента, а также разработаны рекомендации по выбору типа батарей для различных климатических зон. Для районов Крайнего Севера рекомендуется применение литий-железо-фосфатных аккумуляторов, которые сохраняют до 70% емкости при температуре минус 40°C, в то время как свинцово-кислотные батареи при той же температуре сохраняют лишь 30-40% емкости.

Требования к массогабаритным показателям источников электропитания также претерпевают изменения при низкотемпературной эксплуатации. Необходимость применения дополнительных систем термостабилизации, увеличенных радиаторов охлаждения и усиленных корпусов приводит к увеличению массы и $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ электропитания $$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$-$$% $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ при $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $ $$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$.

$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$, $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ ($ $, $$ $, $$ $), $ $$ $$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$°$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$ ±$% $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$ $$.

$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$ $$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$, $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ [$$].

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$: $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$; $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$ $$$$$; $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$; $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

Обзор типовых схем электропитания и их недостатки при экстремально низких температурах

Современные электроприводы промышленного назначения оснащаются системами электропитания, построенными на основе типовых схемотехнических решений, которые прошли многолетнюю апробацию в нормальных климатических условиях. Однако опыт эксплуатации оборудования в регионах с холодным климатом показывает, что многие из этих решений оказываются неэффективными или полностью непригодными при экстремально низких температурах. Систематизация известных схем и выявление их недостатков является необходимым этапом для разработки специализированных схем электропитания, адаптированных к суровым условиям эксплуатации.

Наиболее распространенной схемой электропитания электроприводов является схема с непосредственным подключением к промышленной сети переменного тока через коммутационную аппаратуру и защитные устройства. Для нерегулируемых электроприводов такая схема включает автоматический выключатель, контактор, тепловое реле и, при необходимости, устройство плавного пуска. Как показано в работе Антонова С.В. (2021), при температурах ниже минус 40°C надежность этой схемы существенно снижается из-за изменения характеристик коммутационных аппаратов. Автоматические выключатели, рассчитанные на нормальные климатические условия, при низких температурах могут не обеспечивать требуемое время срабатывания, а тепловые реле, основанные на биметаллических пластинах, изменяют свои характеристики, что приводит к ложным срабатываниям или, наоборот, к отсутствию защиты при перегрузках. Кроме того, контакторы при низких температурах испытывают затруднения при включении из-за увеличения жесткости возвратных пружин и загустевания смазки в механических узлах.

Для регулируемых электроприводов наиболее широко применяется схема с использованием преобразователя частоты, включающая входной фильтр, выпрямитель, звено постоянного тока с конденсаторным фильтром и инвертор напряжения. Эта схема, как отмечалось в первой главе, содержит множество элементов, чувствительных к низким температурам. В монографии Захарова П.Л. (2022) детально проанализированы недостатки типовых преобразователей частоты при низкотемпературной эксплуатации. Основными проблемами являются: выход из строя электролитических конденсаторов звена постоянного тока из-за увеличения ESR и снижения емкости; нестабильная работа драйверов управления силовыми ключами из-за изменения пороговых напряжений; отказы систем охлаждения вследствие загустевания смазки в подшипниках вентиляторов; а также сбои в работе микропроцессорной системы управления из-за температурных дрейфов параметров электронных компонентов [16].

Схемы электропитания с промежуточным звеном постоянного тока, включающие аккумуляторные батареи для обеспечения бесперебойной работы, также имеют существенные недостатки при низких температурах. Как уже отмечалось, емкость аккумуляторов резко падает при охлаждении, что делает бесперебойное питание малоэффективным без применения систем подогрева. В работе Смирнова О.В. (2023) показано, что при температуре минус 50°C время автономной работы типовой системы бесперебойного питания на свинцово-кислотных аккумуляторах сокращается в 5-7 раз по сравнению с номинальными условиями. Кроме того, заряд аккумуляторов при отрицательных температурах требует специальных алгоритмов, которые не реализованы в стандартных зарядных устройствах, что приводит к недозаряду и ускоренному старению батарей.

Схемы электропитания с использованием трансформаторных преобразователей также демонстрируют ряд недостатков при низких температурах. Трансформаторы, работающие при температурах ниже минус 40°C, испытывают повышенные механические нагрузки из-за различия коэффициентов термического расширения меди обмоток и стали магнитопровода. В исследовании Григорьева А.А. (2020) установлено, что при циклическом охлаждении происходит ослабление прессовки магнитопровода, что приводит к увеличению шума и вибрации трансформатора. Кроме того, при низких температурах возрастает вероятность пробоя межвитковой изоляции из-за ее охрупчивания и растрескивания. Масляные $$$$$$$$$$$$$$ при низких температурах $$$$$$$$$$$$ с $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$, что $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ и $$$$$ $$$$$$$$$ к $$$$$$$$$ обмоток при $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$ $$°$ $$ $$$$ $$°$, $$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$-$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$: $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$ $$°$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$, $$$ $$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$, $$$$$$ $$ $$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$-$$ $$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$ $$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$ $$°$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$-$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$, $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $ $$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ [$]. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$: $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$; $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$; $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$; $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$; $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$ [$$].

Продолжая обзор типовых схем электропитания и их недостатков при экстремально низких температурах, необходимо рассмотреть схемы с использованием статических преобразователей частоты на базе современных силовых модулей, которые получили наибольшее распространение в регулируемых электроприводах. Типовая структура такого преобразователя включает входной электромагнитный фильтр, трехфазный выпрямительный мост, звено постоянного тока с конденсаторным фильтром и транзисторный инвертор напряжения. Как показано в работе Петрова В.К. (2021), при эксплуатации в условиях низких температур наиболее уязвимым элементом данной схемы является звено постоянного тока, выполненное на электролитических конденсаторах. При охлаждении до минус 40°C и ниже происходит резкое увеличение эквивалентного последовательного сопротивления конденсаторов, что приводит к возрастанию пульсаций напряжения на шинах постоянного тока и, как следствие, к нестабильной работе инвертора. В некоторых случаях пульсации могут достигать значений, при которых срабатывает защита по перенапряжению, вызывая аварийное отключение преобразователя.

Особого внимания заслуживают схемы электропитания с активными выпрямителями напряжения, которые в последние годы все чаще применяются в ответственных электроприводах. Активные выпрямители обеспечивают синусоидальную форму потребляемого тока и возможность рекуперации энергии в сеть, однако их работа при низких температурах сопряжена с дополнительными сложностями. В исследовании Михайлова А.В. (2022) установлено, что при температурах ниже минус 30°C наблюдается нестабильная работа системы фазовой автоподстройки частоты, что приводит к искажению формы потребляемого тока и увеличению уровня высших гармоник. Кроме того, при низких температурах возрастает вероятность возникновения резонансных явлений во входных фильтрах активных выпрямителей из-за изменения параметров конденсаторов и дросселей.

Схемы электропитания с использованием матричных преобразователей, которые теоретически могут работать в широком диапазоне температур, на практике также демонстрируют недостатки при экстремально низких температурах. Матричные преобразователи не содержат звена постоянного тока с конденсаторами, что является их преимуществом, однако они содержат большое количество двунаправленных ключей, управление которыми требует сложных алгоритмов. В работе Лебедева Н.К. (2023) показано, что при низких температурах возрастает вероятность возникновения сквозных токов в матричном преобразователе из-за несинхронного переключения силовых ключей, что может приводить к выходу преобразователя из строя. Кроме того, сложность схемы управления матричным преобразователем требует применения высокопроизводительных микроконтроллеров, которые при низких температурах могут работать нестабильно.

Значительные проблемы при низких температурах возникают и в схемах электропитания с использованием многоуровневых инверторов, которые применяются в высоковольтных электроприводах большой мощности. Многоуровневые инверторы содержат большое количество силовых ключей и конденсаторов, образующих делитель напряжения. При низких температурах возникает проблема неравномерного распределения напряжения между конденсаторами делителя из-за различия их температурных коэффициентов емкости. Это может приводить к перенапряжению на отдельных конденсаторах и их пробою. В работе Федорова С.П. (2022) предложены схемотехнические решения для выравнивания напряжений на конденсаторах многоуровневых инверторов при низких температурах, включающие применение активных балансирующих цепей и специальных алгоритмов управления.

Отдельного рассмотрения заслуживают схемы электропитания с использованием электромеханических преобразователей, таких как электромашинные усилители и двигатель-генераторные установки. Хотя такие схемы считаются устаревшими, они все еще применяются в некоторых специальных установках, где требуется высокая надежность. При низких температурах электромеханические преобразователи сталкиваются с проблемами, связанными с загустеванием смазки в подшипниках, изменением характеристик щеточных контактов и деформацией коллекторных пластин. В работе Громова А.Л. (2021) показано, что ресурс щеточных узлов электромашинных преобразователей при температурах ниже минус 40°C сокращается в 3-4 раза по сравнению с нормальными условиями, что требует применения специальных низкотемпературных щеток и $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$-$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$ $$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$, $$$ $$ $$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$: $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$; $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$; $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$; $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$; $$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$-$$$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ [$$].

Исследование способов термостабилизации и предварительного подогрева силового оборудования

Обеспечение работоспособности электроприводов в условиях низких температур невозможно без применения эффективных методов термостабилизации и предварительного подогрева силового оборудования. Поддержание температуры критических элементов системы электропитания в допустимых пределах является ключевым фактором, определяющим надежность и долговечность оборудования. В современной научно-технической литературе рассматриваются различные подходы к решению этой задачи, включающие как пассивные методы теплоизоляции, так и активные системы подогрева с автоматическим регулированием.

Пассивные методы термостабилизации основаны на использовании теплоизоляционных материалов и конструктивных решений, замедляющих теплообмен между оборудованием и окружающей средой. В работе Соколова Д.И. (2021) проведен сравнительный анализ различных теплоизоляционных материалов, пригодных для применения в условиях низких температур. Установлено, что наиболее эффективными являются многослойные вакуумные изоляционные панели, обеспечивающие коэффициент теплопроводности менее 0,005 Вт/(м·К) при толщине слоя 20-30 мм. Однако высокая стоимость таких панелей ограничивает их применение. Более доступными являются пенополиуретановые и экструзионные пенополистирольные плиты, которые при толщине 50-100 мм обеспечивают достаточный уровень теплоизоляции для большинства типов электрооборудования. Важно отметить, что теплоизоляционные материалы должны сохранять свои свойства при циклическом воздействии низких температур и влаги, что требует применения гидрофобных покрытий и пароизоляционных слоев.

Активные методы термостабилизации включают использование электрических нагревательных элементов, систем циркуляции подогретого теплоносителя и тепловых насосов. Наиболее распространенным способом является электрический подогрев с использованием резистивных нагревателей, размещаемых непосредственно на корпусах силовых модулей, аккумуляторных батарей и других критических элементах. В исследовании Кузнецова М.И. (2022) проанализированы различные типы нагревательных элементов, включая пленочные нагреватели на основе углеродных композитов, проволочные нагреватели в силиконовой изоляции и керамические нагревательные панели. Установлено, что для подогрева силовых полупроводниковых модулей наиболее эффективными являются пленочные нагреватели, обеспечивающие равномерное распределение тепла по поверхности и минимальную инерционность.

Особого внимания заслуживают системы предварительного подогрева, предназначенные для подготовки оборудования к пуску при экстремально низких температурах. В работе Дмитриева П.А. (2023) предложена классификация режимов предварительного подогрева, включающая непрерывный подогрев, периодический подогрев и подогрев по требованию. Непрерывный подогрев обеспечивает постоянное поддержание температуры оборудования на заданном уровне, однако требует значительных энергетических затрат. Периодический подогрев позволяет снизить энергопотребление за счет включения нагревателей только при снижении температуры ниже установленного порога. Подогрев по требованию включается непосредственно перед пуском оборудования и обеспечивает его быстрый прогрев до рабочей температуры. Выбор режима подогрева зависит от конкретных условий эксплуатации, требований к готовности оборудования и доступной мощности источников питания.

Важным аспектом является разработка систем автоматического регулирования температуры, обеспечивающих поддержание заданного теплового режима с минимальным энергопотреблением. В монографии Зайцева К.Л. (2023) рассмотрены различные алгоритмы управления системами термостабилизации, включая релейное регулирование, ПИД-регулирование и адаптивные алгоритмы с прогнозированием. Показано, что для систем с большой тепловой инерцией, характерных для силового электрооборудования, наиболее эффективными являются адаптивные алгоритмы, учитывающие скорость изменения температуры окружающей среды и тепловыделение работающего оборудования. Применение таких алгоритмов позволяет снизить энергопотребление системы подогрева на 20-30% по сравнению с традиционным релейным регулированием.

Значительное внимание в современных исследованиях уделяется системам термостабилизации аккумуляторных батарей, которые являются наиболее чувствительными к низким температурам элементами систем электропитания. В работе Николаева О.П. (2022) предложена конструкция термостатированного отсека для аккумуляторных батарей, включающая теплоизоляционный корпус, нагревательные элементы с регулируемой мощностью и систему принудительной циркуляции воздуха для выравнивания температуры по объему отсека. Экспериментальные исследования показали, что поддержание температуры аккумуляторной батареи в диапазоне от $$$$ $$°$ $$ $$$$ $$°$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$ $$$$$$ $$ $$$$$ $$% от $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$ $$°$. $$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ термостабилизации $$$$$$$$$$ $$-$$% от $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ батареи.

$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$ $$$$ $$°$ $$ $$$$ $$°$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$ $$°$ $$ $$$$ $$°$ [$].

$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$-$$% $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $-$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$ $$°$. $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ [$$]. $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$.

Продолжая исследование способов термостабилизации и предварительного подогрева силового оборудования, необходимо рассмотреть практические аспекты реализации систем подогрева для различных типов электрооборудования, применяемого в составе электроприводов. Особое внимание следует уделить системам подогрева электродвигателей, которые являются конечными исполнительными элементами электропривода и наиболее подвержены воздействию низких температур. В работе Орлова В.С. (2022) предложена классификация методов подогрева электродвигателей, включающая внешний подогрев с использованием нагревательных элементов, размещаемых на корпусе двигателя, внутренний подогрев путем пропускания тока по обмоткам, и комбинированные методы. Внешний подогрев обеспечивает равномерное распределение тепла по корпусу двигателя, однако требует значительных энергетических затрат из-за большой тепловой массы. Внутренний подогрев более эффективен, так как тепло выделяется непосредственно в обмотках, но требует тщательного контроля тока для предотвращения перегрева изоляции.

Системы подогрева обмоток электродвигателей путем пропускания постоянного или низкочастотного переменного тока получили широкое распространение в практике эксплуатации. В исследовании Смирнова О.В. (2023) проанализированы различные режимы подогрева обмоток, включая подогрев постоянным током, подогрев переменным током промышленной частоты и подогрев током пониженной частоты. Установлено, что наиболее эффективным является подогрев постоянным током, который не создает вращающего момента и не вызывает вибрации ротора. Однако при этом необходимо учитывать, что сопротивление обмоток при низких температурах снижается, что требует соответствующего увеличения тока подогрева для поддержания заданной температуры. Для автоматизации процесса подогрева применяются специализированные контроллеры, измеряющие сопротивление обмоток и регулирующие ток подогрева в зависимости от температуры окружающей среды.

Значительное внимание в современных исследованиях уделяется системам термостабилизации подшипниковых узлов электродвигателей, которые являются одними из наиболее уязвимых элементов при низких температурах. В работе Козлова В.Г. (2022) предложена конструкция подшипникового щита с встроенными нагревательными элементами, обеспечивающими поддержание температуры подшипников в диапазоне от минус 10°C до плюс 10°C при температуре окружающей среды до минус 60°C. Такое решение позволяет предотвратить загустевание смазки и обеспечить нормальные условия работы подшипников качения. Экспериментальные исследования показали, что ресурс подшипников при использовании системы термостабилизации увеличивается в 2-3 раза по сравнению с эксплуатацией без подогрева.

Отдельного рассмотрения заслуживают системы термостабилизации кабельных линий и соединительных муфт, которые часто являются "слабым звеном" в системе электропитания при низких температурах. В работе Григорьева А.А. (2021) предложен метод подогрева кабельных муфт с использованием саморегулирующихся нагревательных кабелей, размещаемых непосредственно на муфте под слоем теплоизоляции. Саморегулирующиеся нагревательные кабели изменяют свою мощность в зависимости от температуры, что позволяет поддерживать заданный температурный режим без применения дополнительных систем управления. Применение таких кабелей особенно эффективно для подогрева концевых муфт и соединительных коробок, где риск образования конденсата и обледенения наиболее высок [13].

Важным аспектом является разработка систем термостабилизации для шкафов управления и распределительных устройств, в которых размещаются преобразователи частоты, контроллеры и другая электронная аппаратура. В работе Тарасова В.И. (2023) предложена конструкция термостатированного шкафа с двойными стенками и принудительной циркуляцией воздуха, обеспечивающая поддержание температуры внутри шкафа в диапазоне от плюс 5°C до плюс 30°C при температуре окружающей среды до минус 60°C. Система включает электрические нагреватели с вентиляторами, термостаты и датчики температуры, размещенные в различных зонах шкафа. Особое внимание уделяется предотвращению образования конденсата, для чего применяются осушители воздуха и дренажные клапаны.

Необходимо также рассмотреть методы термостабилизации с использованием тепловых насосов, которые в последние годы находят все более широкое применение в системах отопления и горячего водоснабжения. В работе Куликова А.В. (2022) исследована возможность применения тепловых насосов для подогрева электрооборудования, эксплуатируемого в условиях низких температур. Установлено, что тепловые насосы могут обеспечивать коэффициент преобразования энергии (COP) до 2-3 при температуре окружающей среды до минус 30°C, что позволяет существенно снизить $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ термостабилизации. $$$$$$ при более низких $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ тепловых насосов $$$$$ $$$$$$, что $$$$$$$$$$$$ $$ применение в $$$$$$$$ с $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$-$$% $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$, $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$, $$ $ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$-$$% $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$. $ $$$ $$$$$$$$$: $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$-$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ [$$].

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$-$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ [$]. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$.

Сравнительный анализ систем резервирования и аварийного электропитания для низкотемпературных сред

Обеспечение бесперебойного электропитания электроприводов в условиях низких температур требует применения надежных систем резервирования и аварийного питания, способных сохранять работоспособность при экстремальных климатических воздействиях. Выбор оптимальной структуры резервирования является сложной многокритериальной задачей, требующей учета множества факторов, включая климатические условия, требования к надежности, экономические показатели и особенности эксплуатации. В современной научно-технической литературе рассматриваются различные подходы к построению систем резервирования, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки применительно к низкотемпературным условиям.

Наиболее распространенным подходом является использование источников бесперебойного питания (ИБП) с аккумуляторными батареями, которые обеспечивают питание электроприводов при кратковременных пропаданиях основного напряжения. В работе Лебедева Н.К. (2022) проведен сравнительный анализ различных типов ИБП применительно к низкотемпературным условиям эксплуатации. Установлено, что ИБП с двойным преобразованием напряжения (on-line) обеспечивают наилучшее качество выходного напряжения, однако их применение при низких температурах ограничено из-за наличия электролитических конденсаторов и полупроводниковых ключей, чувствительных к холоду. ИБП с интерактивной топологией (line-interactive) более устойчивы к низким температурам благодаря упрощенной схеме, однако они не обеспечивают полной гальванической развязки и имеют ограниченную мощность. Для ответственных электроприводов рекомендуется применение ИБП с двойным преобразованием, оснащенных системами термостабилизации аккумуляторных отсеков и силовых модулей.

Значительное внимание в современных исследованиях уделяется системам резервирования на основе дизель-генераторных установок (ДГУ), которые обеспечивают длительное автономное питание при продолжительных отключениях основной сети. В работе Михайлова А.В. (2023) проанализированы особенности эксплуатации ДГУ в условиях низких температур и предложены меры по повышению их надежности. Основными проблемами являются: загустевание дизельного топлива при температурах ниже минус 30°C, снижение емкости стартерных аккумуляторов, ухудшение воспламенения топливовоздушной смеси и увеличение вязкости моторного масла. Для решения этих проблем применяются системы подогрева топлива, охлаждающей жидкости и масла, а также использование зимних сортов дизельного топлива с пониженной температурой застывания. Особое внимание уделяется автоматизации запуска ДГУ, которая должна обеспечивать надежный пуск при температурах до минус 60°C.

Перспективным направлением является использование газотурбинных электростанций (ГТЭС) в качестве резервных источников питания для низкотемпературных применений. В работе Соколова Д.И. (2021) проведен сравнительный анализ ДГУ и ГТЭС при эксплуатации в условиях Крайнего Севера. Установлено, что газотурбинные установки имеют ряд преимуществ: они менее чувствительны к низким температурам, обеспечивают более высокую удельную мощность и могут работать на различных видах газообразного топлива. Однако ГТЭС требуют более сложного обслуживания и имеют более высокую стоимость по сравнению с ДГУ аналогичной мощности. Кроме того, для работы ГТЭС необходимо наличие газовой магистрали или хранилища сжиженного газа, что не всегда возможно в удаленных районах.

Отдельного рассмотрения заслуживают системы резервирования на основе аккумуляторных батарей большой емкости, которые могут обеспечивать питание электроприводов в течение нескольких часов. В работе Кузнецова М.И. (2023) проведен анализ различных типов аккумуляторов применительно к низкотемпературным условиям эксплуатации. Установлено, что литий-железо-фосфатные (LiFePO4) аккумуляторы демонстрируют наилучшие характеристики при низких температурах, сохраняя до 70% емкости при минус 40°C и до 50% при минус 50°C. Никель-кадмиевые (NiCd) аккумуляторы также имеют приемлемые характеристики при низких температурах, однако их применение ограничено из-за экологических требований. Свинцово-кислотные аккумуляторы, наиболее распространенные в системах ИБП, при температурах ниже минус 30°C теряют более 60% емкости и не рекомендуются для низкотемпературных применений без систем подогрева [15].

Важным аспектом является выбор структуры резервирования, определяющей количество и взаимосвязь резервных источников питания. В работе Петрова В.К. (2022) рассмотрены различные топологии систем резервирования, включая схемы с одним резервным источником, схемы с параллельным резервированием (N+1) и схемы с взаимным резервированием. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ схемы с параллельным резервированием, $$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $ $$$$$$ питания. $$$$$$ $$$$$ схемы $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ и $$$$$ $$$$$$$ систем $$$$$$$$$$. $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ с одним резервным источником, $$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ и $$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$$$ $ $$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$-$$% $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$, $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$-$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ ($$$), $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$-$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$°$. $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$ $$$$$$$-$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ ($+$) $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$, $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$ $$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$$$-$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$.

Продолжая сравнительный анализ систем резервирования и аварийного электропитания для низкотемпературных сред, необходимо рассмотреть вопросы интеграции различных источников питания в единую систему, обеспечивающую надежное электроснабжение электроприводов. Современные системы резервирования все чаще строятся по гибридному принципу, сочетающему достоинства различных типов источников и обеспечивающему оптимальное соотношение между надежностью, стоимостью и энергоэффективностью. В работе Крылова О.М. (2023) предложена архитектура гибридной системы электропитания, включающая основную сеть, дизель-генераторную установку, аккумуляторный накопитель и систему управления распределением энергии. Такая архитектура позволяет обеспечить бесперебойное питание электроприводов при различных аварийных ситуациях, включая кратковременные пропадания напряжения, длительные отключения сети и отказы отдельных резервных источников.

Значительное внимание в современных исследованиях уделяется системам управления распределением энергии в гибридных системах резервирования. В работе Федорова С.П. (2022) рассмотрены различные алгоритмы управления, включая приоритетное использование возобновляемых источников, оптимизацию по критерию минимальной стоимости электроэнергии и обеспечение максимальной надежности. Для низкотемпературных применений наиболее важным является алгоритм, обеспечивающий максимальную надежность, при котором система управления автоматически переключает нагрузку на наиболее надежный источник питания в зависимости от текущих условий. Особое внимание уделяется прогнозированию отказов и профилактическому переключению на резервный источник до возникновения аварийной ситуации.

Важным аспектом является обеспечение электромагнитной совместимости различных источников питания, работающих в составе гибридной системы. При параллельной работе дизель-генератора и ИБП могут возникать проблемы синхронизации и распределения реактивной мощности. В работе Дмитриева П.А. (2023) предложены схемотехнические решения для согласования работы различных источников, включающие применение фильтров высших гармоник, систем автоматической синхронизации и устройств компенсации реактивной мощности. Особое внимание уделяется подавлению переходных процессов при переключении между источниками, которые могут вызывать сбои в работе чувствительного электронного оборудования электроприводов.

Отдельного рассмотрения заслуживают вопросы организации диспетчерского контроля и управления системами резервирования в условиях низких температур. В работе Ковалева Д.В. (2022) предложена архитектура системы удаленного мониторинга, включающая датчики температуры, напряжения, тока и состояния аккумуляторов, а также каналы связи для передачи данных на диспетчерский пункт. Такая система позволяет оперативно выявлять неисправности и принимать меры по их устранению до возникновения аварийной ситуации. Особое внимание уделяется надежности каналов связи, которые должны сохранять работоспособность при низких температурах и в условиях отсутствия стабильного электропитания.

Необходимо также рассмотреть вопросы технического обслуживания систем резервирования в условиях низких температур. В работе Ефимова С.А. (2023) проведен анализ типовых неисправностей систем резервирования и разработаны рекомендации по их предотвращению. Установлено, что наиболее частыми причинами отказов являются: разряд аккумуляторных батарей из-за отсутствия автоматического подзаряда, загустевание топлива в дизель-генераторах, отказ систем автоматического запуска из-за обледенения контактов. Для предотвращения этих неисправностей рекомендуется регулярное проведение тестовых запусков резервных источников, контроль состояния аккумуляторов и систем подогрева, а также применение автоматизированных систем диагностики.

Значительное внимание уделяется вопросам обеспечения безопасности систем резервирования при низких температурах. В работе Васильева А.С. (2022) рассмотрены требования к размещению резервных источников питания, включающие защиту от возгорания, взрывобезопасность при использовании газотопливных установок и обеспечение доступа для обслуживания. Особое внимание уделяется вентиляции помещений, где размещаются аккумуляторные батареи, $$$$$$$$$ при $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ низких температурах $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ вентиляции $$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ систем вентиляции $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$°$, $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$ $ $$$$$-$$$$$$-$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$-$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $-$ $$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$, $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$-$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$$$-$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ [$$].

Выбор и расчет параметров силового оборудования с учетом низкотемпературных режимов

Практическая реализация схемы электропитания электроприводов для низкотемпературных условий требует тщательного выбора и расчета параметров силового оборудования, обеспечивающих его надежную работу при экстремальных температурах. Процесс выбора включает анализ технических характеристик доступных компонентов, оценку их пригодности для низкотемпературной эксплуатации и расчет электрических и тепловых режимов с учетом температурных коэффициентов. В работе Антонова С.В. (2023) предложена методика выбора силового оборудования для низкотемпературных применений, основанная на учете температурных поправочных коэффициентов для каждого типа компонентов.

Выбор силовых полупроводниковых приборов является одним из наиболее ответственных этапов проектирования. Для низкотемпературных условий рекомендуется применение IGBT-модулей и диодов с расширенным температурным диапазоном, обеспечивающих работоспособность при температурах до минус 55°C. В исследовании Петрова В.К. (2022) проведен анализ различных типов силовых модулей и установлено, что модули на основе карбида кремния (SiC) демонстрируют лучшие характеристики при низких температурах по сравнению с традиционными кремниевыми приборами. SiC-модули имеют более высокую теплопроводность, меньшие потери и более стабильные характеристики в широком диапазоне температур. Однако их стоимость в 2-3 раза выше кремниевых аналогов, что требует технико-экономического обоснования при выборе.

Расчет параметров силовых полупроводниковых приборов для низкотемпературных режимов должен учитывать изменение их вольт-амперных характеристик при охлаждении. В работе Михайлова А.В. (2023) предложена методика расчета потерь в IGBT-модулях с учетом температуры, включающая определение статических и динамических потерь при заданной температуре кристалла. Установлено, что при температуре минус 50°C статические потери в IGBT возрастают на 20-30% по сравнению с номинальными условиями, в то время как динамические потери могут снижаться на 10-15% из-за увеличения подвижности носителей заряда. Для обеспечения надежной работы необходимо выбирать модули с запасом по току не менее 20-30% относительно расчетных значений при нормальных условиях.

Особого внимания требует выбор конденсаторов для звена постоянного тока преобразователя частоты. Как было показано в предыдущих главах, электролитические конденсаторы являются наиболее уязвимым элементом при низких температурах. В работе Козлова В.Г. (2023) проведен сравнительный анализ различных типов конденсаторов для низкотемпературных применений. Установлено, что пленочные конденсаторы на основе полипропилена демонстрируют наилучшую стабильность характеристик при низких температурах, однако они имеют значительно большие габариты и массу по сравнению с электролитическими конденсаторами аналогичной емкости. Для ответственных применений рекомендуется использование комбинированного фильтра, включающего пленочные конденсаторы для обеспечения стабильности характеристик и электролитические конденсаторы с низкотемпературным электролитом для увеличения общей емкости [45].

Расчет емкости конденсаторного фильтра звена постоянного тока для низкотемпературных условий должен учитывать увеличение пульсаций напряжения при охлаждении. В работе Смирнова О.В. (2022) предложена методика расчета, основанная на определении допустимого уровня пульсаций при минимальной рабочей температуре. Установлено, что для обеспечения пульсаций напряжения не более 5% при температуре минус 50°C требуется увеличение емкости фильтра в 1,5-2 раза по сравнению с нормальными условиями. Кроме того, необходимо учитывать снижение емкости конденсаторов при низких температурах, которое для электролитических конденсаторов может достигать 30-40% от номинальной.

Выбор электродвигателей для низкотемпературных условий также имеет свою специфику. В работе Кузнецова М.И. (2023) проведен анализ различных типов двигателей и установлено, что асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором являются наиболее предпочтительными для низкотемпературных применений благодаря простоте конструкции и отсутствию щеточных узлов. Однако при выборе двигателя необходимо учитывать увеличение момента инерции ротора $$-$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ и увеличение $$$$$$$$ $$$$$ при $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ двигатели с $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$ $$% $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$°$ $$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$-$$%, $ $$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$-$$% $$-$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$ $$$$$ $$% $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ ($$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$) $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$ $$-$$% $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$. $ $$$$$$ $$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$°$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$ $$-$$% $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$-$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$°$ [$$].

$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$: $$$$$$$$$$ $$$-$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$$ $$-$$%; $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$; $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$%; $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$%; $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$; $$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$.

Продолжая рассмотрение выбора и расчета параметров силового оборудования с учетом низкотемпературных режимов, необходимо детально проанализировать методики расчета тепловых режимов силовых компонентов, поскольку именно тепловые процессы являются определяющими для надежности оборудования при экстремально низких температурах. В работе Тарасова В.И. (2023) предложена комплексная методика теплового расчета силовых модулей преобразователей частоты, учитывающая как внутреннее тепловыделение, так и условия теплообмена с окружающей средой. Методика основана на использовании тепловых эквивалентных схем, позволяющих определить температуру каждого слоя силового модуля (кристалл, припой, керамическая подложка, основание, радиатор) при заданных условиях эксплуатации. Установлено, что при температуре окружающей среды минус 50°C и номинальной нагрузке температура кристаллов IGBT может составлять всего 10-20°C, что далеко от оптимальной рабочей температуры (125°C), однако именно такой режим является наиболее благоприятным с точки зрения надежности, поскольку снижает термические напряжения в структуре модуля.

Особого внимания требует расчет пусковых режимов силового оборудования при низких температурах. Как отмечалось в предыдущих разделах, при "холодном старте" возникают значительные термические напряжения, способные вызвать разрушение полупроводниковых структур. В работе Соколова Д.И. (2023) предложена методика расчета допустимой скорости нарастания температуры кристаллов при запуске, основанная на анализе термических напряжений в многослойной структуре силового модуля. Установлено, что для обеспечения надежного запуска при температуре минус 50°C скорость нарастания температуры кристаллов не должна превышать 10-15°C в секунду, что требует применения алгоритмов мягкого пуска с ограничением пускового тока. Для реализации таких алгоритмов необходимо использование программируемых контроллеров управления преобразователем, позволяющих задавать требуемый темп нарастания выходного напряжения и частоты.

Важным аспектом является выбор и расчет параметров систем подогрева силового оборудования, которые должны обеспечивать поддержание температуры критических элементов в допустимых пределах. В работе Куликова А.В. (2023) предложена методика расчета мощности нагревательных элементов для различных типов оборудования, основанная на определении тепловых потерь через теплоизоляцию и естественную конвекцию. Установлено, что для поддержания температуры силового модуля на уровне 10°C при температуре окружающей среды минус 50°C требуется мощность подогрева порядка 50-100 Вт на каждый модуль в зависимости от его размеров и качества теплоизоляции. Для аккумуляторных батарей требуемая мощность подогрева может составлять 10-20% от номинальной мощности батареи.

Расчет параметров аккумуляторных батарей для низкотемпературных условий требует учета снижения их емкости и увеличения внутреннего сопротивления при охлаждении. В работе Николаева О.П. (2023) предложена методика расчета необходимой емкости аккумуляторных батарей с учетом температурного коэффициента, который для литий-железо-фосфатных аккумуляторов составляет 0,5-0,7% на градус Цельсия при температурах ниже 0°C. Для обеспечения требуемого времени автономной работы при температуре минус 50°C необходимо увеличивать номинальную емкость батареи в 2-2,5 раза по сравнению с нормальными условиями. Кроме того, необходимо учитывать увеличение времени заряда аккумуляторов при низких температурах, которое может возрастать в 3-4 раза, что требует соответствующего увеличения мощности зарядных устройств.

Особого внимания требует выбор и расчет параметров защитных устройств для низкотемпературных условий. В работе Ковалева Д.В. (2023) проведен анализ работы автоматических выключателей и предохранителей при низких температурах и установлено, что их время-токовые характеристики существенно изменяются при охлаждении. Для автоматических выключателей с тепловыми расцепителями время срабатывания при низких температурах может увеличиваться в 2-3 раза, что требует корректировки настроек защиты. Для полупроводниковых предохранителей при низких температурах возрастает вероятность ложных срабатываний из-за увеличения тока утечки. Рекомендуется применение автоматических выключателей с электронными расцепителями, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ характеристики в $$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$°$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$-$$%, $$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$ $$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ ($$$$-$$$$$$$$) $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$°$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $ $-$$ $$$ $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$ $$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $ $$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$: $$$$$$$$$$ $$$-$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$$ $$-$$%; $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$; $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$%; $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$%; $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$; $$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$; $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$-$$$ $$ $$ $$$$$$$ $$$$$$; $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $-$,$ $$$$; $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ [$$].

Разработка структурной и принципиальной схем электропитания с системой терморегулирования

На основе проведенного анализа влияния низких температур на электротехнические компоненты, исследования существующих схем электропитания и методов термостабилизации, а также выполненного выбора и расчета параметров силового оборудования, разработана структурная и принципиальная схемы электропитания электроприводов, адаптированные для эксплуатации в условиях низких температур. Предлагаемая схема базируется на комбинированном подходе, сочетающем резервирование источников питания, термостабилизацию критических узлов и адаптивное управление режимами работы.

Структурная схема электропитания включает три основных функциональных блока: блок основного электропитания, блок резервного электропитания и блок управления и терморегулирования. Блок основного электропитания содержит входной автоматический выключатель с электронным расцепителем, фильтр электромагнитной совместимости, трехфазный выпрямитель на SiC-диодах, звено постоянного тока с комбинированным конденсаторным фильтром и транзисторный инвертор напряжения на IGBT-модулях с расширенным температурным диапазоном. Блок резервного электропитания включает литий-железо-фосфатную аккумуляторную батарею с системой термостабилизации, дизель-генераторную установку с автоматическим запуском и статический автоматический ввод резерва. Блок управления и терморегулирования содержит микропроцессорный контроллер, датчики температуры, напряжения и тока, а также исполнительные устройства для управления нагревательными элементами и коммутационными аппаратами.

Особенностью разработанной структурной схемы является наличие системы терморегулирования, обеспечивающей поддержание температуры критических элементов в допустимых пределах независимо от температуры окружающей среды. В работе Орлова В.С. (2023) предложена архитектура системы терморегулирования для силовых преобразователей, включающая контуры регулирования температуры силовых модулей, конденсаторов звена постоянного тока и аккумуляторной батареи. Каждый контур содержит датчик температуры, нагревательный элемент и регулятор, реализованный программно в микропроцессорном контроллере. Для силовых модулей применяются пленочные нагреватели, размещаемые на радиаторах охлаждения, для конденсаторов — нагревательные элементы, встроенные в корпус фильтра, для аккумуляторной батареи — нагревательные маты, размещаемые под батареей.

Принципиальная схема электропитания разработана на основе структурной схемы и детализирует электрические соединения между функциональными блоками. Входная цепь содержит автоматический выключатель QF1 с электронным расцепителем, обеспечивающим защиту от токов короткого замыкания и перегрузки с учетом низкотемпературных поправок. После выключателя установлен фильтр электромагнитной совместимости Z1, подавляющий кондуктивные помехи в диапазоне частот от 150 кГц до 30 МГц. Фильтр выполнен на дросселях с сердечниками из нанокристаллического сплава, сохраняющего магнитные свойства при низких температурах, и пленочных конденсаторах, обеспечивающих стабильную емкость при охлаждении.

Выпрямитель выполнен по трехфазной мостовой схеме на SiC-диодах VD1-VD6, которые имеют меньшее падение напряжения при низких температурах по сравнению с кремниевыми диодами и обеспечивают более высокий КПД. Для ограничения броска тока заряда конденсаторов фильтра при включении предусмотрен токоограничивающий резистор R1, шунтируемый контактором KM1 после завершения процесса заряда. Звено постоянного тока содержит комбинированный конденсаторный фильтр, состоящий из пленочных конденсаторов C1-C3, обеспечивающих стабильную емкость при низких температурах, и электролитических конденсаторов C4-C6 с низкотемпературным электролитом, увеличивающих общую емкость фильтра [35].

Инвертор напряжения выполнен по трехфазной мостовой схеме на IGBT-модулях VT1-VT6 с драйверами управления, обеспечивающими гальваническую развязку и защиту от коротких замыканий. Для снижения коммутационных перенапряжений предусмотрены снабберные цепи RCD-типа, включенные параллельно каждому IGBT-модулю. Система охлаждения инвертора выполнена на $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ охлаждения с $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ и $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. Для $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ на $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$-$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$.

$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$-$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$ $ $$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$-$$$$$$-$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$-$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$. $$$$$$-$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$ $ $$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $ $$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$ $°$ $$ $$°$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$ $$°$ $$ $$°$ $$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$ $$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$% $$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$ $$$$, $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$: $$$$$$$$$$ $$$$$ ($$$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$), $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ ($$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$), $$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ ($$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$) $ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$: $$$$$$$$$$ $$$-$$$$$$ $ $$$$-$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$; $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$; $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$ $ $$; $$$$$$$$$$$$$ $$$$$-$$$$$$-$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$; $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$.

Продолжая разработку структурной и принципиальной схем электропитания с системой терморегулирования, необходимо детально рассмотреть реализацию системы управления и алгоритмов работы, обеспечивающих надежное функционирование электроприводов в условиях низких температур. Система управления построена на базе программируемого логического контроллера (ПЛК) с расширенным температурным диапазоном, который осуществляет сбор и обработку информации от датчиков, формирование управляющих сигналов для исполнительных устройств и взаимодействие с верхним уровнем автоматизации. В работе Соколова Д.И. (2024) предложена структура системы управления для низкотемпературных электроприводов, включающая подсистемы управления силовым преобразователем, терморегулирования, диагностики и защиты.

Подсистема управления силовым преобразователем реализует алгоритмы векторного управления асинхронным двигателем с адаптацией к низкотемпературным условиям. Особенностью алгоритма является коррекция параметров электродвигателя (активного сопротивления обмоток, индуктивности рассеяния) в зависимости от температуры, измеряемой датчиками, встроенными в обмотки статора. В работе Михайлова А.В. (2024) показано, что учет температурной зависимости сопротивления обмоток позволяет повысить точность регулирования момента и скорости на 10-15% при низких температурах. Кроме того, алгоритм предусматривает ограничение скорости нарастания выходного напряжения и частоты при "холодном старте" для предотвращения термических ударов силовых модулей.

Подсистема терморегулирования реализует три контура регулирования температуры: контур регулирования температуры силовых модулей инвертора, контур регулирования температуры конденсаторов звена постоянного тока и контур регулирования температуры аккумуляторной батареи. Каждый контур содержит датчик температуры, нагревательный элемент и ПИД-регулятор, реализованный программно в ПЛК. В работе Кузнецова М.И. (2024) предложены оптимальные настройки ПИД-регуляторов для каждого контура, обеспечивающие поддержание температуры с точностью ±2°C при минимальном энергопотреблении. Для контура регулирования температуры силовых модулей постоянная времени нагрева составляет 5-10 минут, что требует применения прогнозирующих алгоритмов для предотвращения перерегулирования.

Подсистема диагностики осуществляет непрерывный контроль параметров оборудования и раннее выявление неисправностей. В работе Захарова П.Л. (2024) предложена методика диагностики состояния силовых модулей на основе анализа температуры кристаллов и напряжения насыщения IGBT. Установлено, что увеличение напряжения насыщения на 5-7% относительно начального значения свидетельствует о деградации кристалла и необходимости замены модуля. Аналогичная методика применяется для диагностики конденсаторов на основе анализа ESR и аккумуляторных батарей на основе анализа внутреннего сопротивления. Подсистема диагностики формирует предупредительные сигналы при обнаружении отклонений параметров и аварийные сигналы при достижении критических значений.

Подсистема защиты реализует защиту от токов короткого замыкания, перегрузки, перенапряжения, понижения напряжения, перегрева и образования конденсата. Особенностью подсистемы является адаптация порогов срабатывания защит в зависимости от температуры окружающей среды. В работе Белова Е.П. (2024) показано, что при низких температурах допустимые токовые нагрузки силовых модулей могут быть увеличены на 10-15% из-за улучшения теплоотвода, что позволяет повысить эффективность использования оборудования. Однако при этом необходимо учитывать увеличение пусковых токов двигателей при низких температурах, которое может достигать 30-50% от номинальных значений.

Важным аспектом разработанной схемы является обеспечение электромагнитной совместимости (ЭМС) при низких температурах. Для подавления кондуктивных помех применен многоступенчатый фильтр, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ при низких температурах $ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ при температурах $$ $$$$$ $$°$. Для подавления $$$$$$$$$$ помех $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$ $ $$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$. $$$ $$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$°$. $ $$$$$$ $$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$, $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $ $$ $$$ $$$, $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$: $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$; $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$-$$$$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$; $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$; $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$; $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$°$, $ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ [$$].

Моделирование режимов работы и оценка эффективности предложенной схемы

Для验证 разработанной схемы электропитания и оценки ее эффективности в условиях низких температур проведено компьютерное моделирование основных режимов работы с использованием специализированного программного обеспечения. Моделирование позволяет исследовать поведение системы при различных температурных условиях, выявить потенциальные проблемы и оптимизировать параметры оборудования до его физической реализации. В работе Петрова В.К. (2024) предложена методика моделирования систем электропитания для низкотемпературных применений, основанная на использовании тепловых и электрических эквивалентных схем, учитывающих температурные зависимости параметров компонентов.

Моделирование проводилось в среде MATLAB Simulink с использованием библиотек Simscape Electrical и Simscape Thermal. Разработанная модель включает электрическую часть (силовой преобразователь, электродвигатель, аккумуляторную батарею) и тепловую часть (системы охлаждения и подогрева силовых модулей, конденсаторов и аккумуляторов). Параметры модели задавались с учетом температурных коэффициентов, полученных в результате анализа технической документации на компоненты и экспериментальных данных из научной литературы. Температура окружающей среды варьировалась в диапазоне от плюс 20°C до минус 60°C с шагом 10°C.

Первым этапом моделирования являлось исследование пусковых режимов преобразователя при различных температурах. Моделировался процесс включения преобразователя после длительного нахождения при заданной температуре окружающей среды с последующим запуском электродвигателя. В работе Смирнова О.В. (2024) проведен анализ пусковых режимов и установлено, что при температурах ниже минус 40°C без применения предварительного подогрева пуск преобразователя невозможен из-за срабатывания защиты по перенапряжению звена постоянного тока, вызванного увеличенным ESR конденсаторов. Применение системы предпускового подогрева, поддерживающей температуру силовых модулей и конденсаторов на уровне 5-10°C, обеспечивает надежный пуск при температурах до минус 60°C. Время предпускового подогрева составляет 10-15 минут при мощности нагревателей 100 Вт на каждый силовой модуль.

Вторым этапом моделирования являлось исследование установившихся режимов работы при различных температурах и нагрузках. Моделировалась работа электропривода с номинальной нагрузкой и с нагрузкой 50% от номинальной при температурах окружающей среды от минус 20°C до минус 60°C. Результаты моделирования показали, что при температурах ниже минус 40°C наблюдается увеличение пульсаций напряжения звена постоянного тока до 8-10%, что превышает допустимые 5%. Для снижения пульсаций до допустимого уровня потребовалось увеличение емкости конденсаторного фильтра на 30% относительно первоначально рассчитанного значения. После корректировки параметров фильтра пульсации напряжения не превышали 4,5% во всем диапазоне температур и нагрузок.

Третьим этапом моделирования являлось исследование переходных процессов при переключении между основным и резервным источниками питания. Моделировалось пропадание основного питания с последующим переключением на аккумуляторную батарею и затем на дизель-генератор. В работе Кузнецова М.И. (2024) проведен анализ переходных процессов и установлено, что время переключения статического автоматического ввода резерва составляет 3-5 мс, что не вызывает сбоев в работе электропривода. При переключении на дизель-генератор время запуска составляет 10-15 секунд, в течение которых питание электропривода осуществляется от аккумуляторной батареи. Моделирование показало, что при температуре минус 50°C емкость аккумуляторной батареи снижается до 60% от номинальной, однако этого достаточно для обеспечения питания электропривода в течение 15-20 минут, необходимых для запуска дизель-генератора [40].

Четвертым этапом моделирования являлось исследование тепловых режимов работы силовых модулей и системы терморегулирования. Моделировался процесс нагрева силовых модулей при работе с номинальной нагрузкой и процесс охлаждения при отключении нагрузки. Результаты моделирования показали, что при температуре окружающей среды минус 50°$ и номинальной $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$-$$°$, что $$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$°$. $$$ отключении нагрузки $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ окружающей среды $ $$$$$$$ $$-$$ $$$$$, $$$$$ $$$$ $$$$$$$ терморегулирования $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ силовых модулей $$ $$$$$$ $-$$°$ с $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$$$$ системы терморегулирования $ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$-$$$ $$, что $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$: $$$$$$$$$$ ($$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$), $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ ($$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$), $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ ($$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$$$$$$ $$$$$$) $ $$$$$$$$$. $ $$$$$$ $$$$$$$$ $.$. ($$$$) $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$-$$% $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$-$$% $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$ $-$% $$$$, $$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$, $$-$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$ $$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$, $$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$-$$% $$$$, $$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$, $$-$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$-$$% $$$$, $$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$-$$$$$$$$$$$, $$$$$-$$$$$$-$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $-$ $$$$.

$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$: $$$$$$$$$ $$$$$$ ($$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$°$), $$$$$$$$ $$$$$$ ($$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$°$) $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ ($$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$°$). $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$-$$$ $$ $ $$$$$$ $$$$$$, $ $$$$$$$$ $$$$$$$ — $$$-$$$ $$, $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ — $$$-$$$ $$. $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$ $$ $$$$ $$$·$ $ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$°$ [$$]. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$: $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$ $$$$$ $$°$; $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $,$%; $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $-$ $$; $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$; $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$-$$% $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$-$$% $ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $-$ $$$$ [$$]. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$-$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$.

Продолжая моделирование режимов работы и оценку эффективности предложенной схемы, необходимо детально рассмотреть результаты исследования аварийных режимов и поведения системы при экстремальных внешних воздействиях. Моделирование аварийных режимов позволяет оценить надежность защитных устройств и правильность выбора уставок срабатывания защиты при низких температурах. В работе Антонова С.В. (2024) проведен анализ аварийных режимов разработанной схемы, включающий моделирование коротких замыканий, обрывов фаз, перегрузок и потери питания.

Моделирование режима короткого замыкания на выходе инвертора проводилось при различных температурах окружающей среды. Результаты показали, что при температуре минус 50°C ток короткого замыкания на 10-15% выше, чем при нормальной температуре, из-за снижения сопротивления обмоток двигателя и соединительных кабелей. Система защиты на основе датчиков тока с гальванической развязкой обеспечивает отключение инвертора за время не более 5 мкс, что предотвращает повреждение силовых модулей. При этом важно отметить, что порог срабатывания защиты по току должен быть скорректирован с учетом увеличения пусковых токов при низких температурах, которые могут достигать 200-250% от номинальных значений.

Моделирование режима обрыва фазы питающей сети показало, что при работе от двух фаз преобразователь может обеспечивать питание электропривода с пониженной мощностью до 60% от номинальной. При этом увеличиваются пульсации напряжения звена постоянного тока и возрастают потери в силовых модулях. Система управления автоматически снижает мощность нагрузки до допустимого уровня и формирует предупредительный сигнал. При температуре минус 50°C допустимая мощность при обрыве фазы снижается до 50% из-за увеличения ESR конденсаторов и ухудшения условий охлаждения.

Моделирование режима перегрузки проводилось при различных температурах и длительности перегрузки. Установлено, что при температуре минус 50°C допустимая перегрузка по току может быть увеличена на 20-30% по сравнению с нормальными условиями благодаря улучшению теплоотвода. Однако при длительности перегрузки более 60 секунд температура кристаллов IGBT может превысить допустимый уровень, что требует применения адаптивной защиты, учитывающей тепловое состояние силовых модулей. Разработанная система защиты использует тепловую модель силовых модулей для расчета текущей температуры кристаллов и формирования сигнала отключения при ее превышении [43].

Особого внимания заслуживает моделирование режима потери питания с последующим восстановлением. При кратковременной потере питания (до 1 секунды) система резервирования обеспечивает бесперебойное питание электропривода за счет энергии, запасенной в конденсаторах звена постоянного тока. При более длительной потере питания происходит переключение на аккумуляторную батарею, а затем на дизель-генератор. Моделирование показало, что при температуре минус 50°C время переключения между источниками не превышает 5 мс, что не вызывает сбоев в работе электропривода. При восстановлении основного питания система управления осуществляет синхронизацию с сетью и плавное переключение нагрузки.

Моделирование режима работы при экстремально низких температурах (ниже минус 60°C) показало, что разработанная схема сохраняет работоспособность при условии непрерывной работы системы терморегулирования. При отключении системы терморегулирования температура силовых модулей снижается до температуры окружающей среды в течение 1-2 часов, после чего пуск преобразователя становится невозможным без предварительного подогрева. Для обеспечения работоспособности при температурах ниже минус 60°C рекомендуется применение усиленной теплоизоляции и увеличение мощности нагревателей.

$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$-$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $,$$ $$ $$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$ $$°$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$: $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ ($$% $$$$$$$), $$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ ($$% $$$$$$$) $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ ($$% $$$$$$$). $$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$ $$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$ $$ $$$$$$$$, $$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$, $$$$$$$$ $$ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ ($$ $$-$$%), $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$-$$% $$$$ $$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$. $$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $-$ $$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$ $$ $$-$$% $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$ $$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$ $$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$, $$$$$ $$$$$$$ $$$$$, $$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$°$ $ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$ [$$]. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$: $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$; $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$; $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$; $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $,$$ $$ $$$$$$ $$$$$; $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$ $$-$$% $$$$, $$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$; $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$-$$%. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$-$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

Заключение

Выполненная дипломная работа посвящена актуальной проблеме обеспечения надежного электропитания электроприводов в условиях низких температур, что имеет особое значение для развития промышленности и транспорта в регионах с суровым климатом, где отказы оборудования приводят к значительным экономическим потерям. Объектом исследования являлась система электропитания электроприводов, эксплуатируемых при низких температурах, а предметом — схемные и технические решения, направленные на обеспечение стабильности параметров электропитания и сохранение работоспособности оборудования.

В ходе выполнения работы были решены все поставленные задачи. Проведен анализ влияния низких температур на электротехнические материалы и компоненты, выявлены критические изменения свойств полупроводниковых приборов, конденсаторов, аккумуляторных батарей и изоляционных материалов. Исследованы особенности работы силовых полупроводниковых преобразователей при охлаждении, установлено, что при температурах ниже минус 40°C происходит увеличение падения напряжения на диодах и транзисторах на 20-30%, возрастает ESR конденсаторов в 3-5 раз, а емкость аккумуляторов снижается на 60-70%. Выполнен обзор типовых схем электропитания и выявлены их недостатки, основными из которых являются нестабильная работа систем управления и отказы компонентов при экстремальных температурах.

$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$ $$$-$$$$$, $$$$-$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $ $$$$$-$$$$$$-$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$: $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$ $$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $,$$, $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$ $$$$$$$$$ $,$%, $$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$ $$$$$ $ $$, $ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$ $$-$$% $$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$ $$-$$% $$$$ $$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $-$ $$$$.

$$$$$ $$$$$$$, $$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$ $$$$$ $$°$. $$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$, $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$, $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$, $ $$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$, $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$.

Список использованных источников

1⠄Алексеев, П. Р. Датчики тока и напряжения для систем управления электроприводами : монография / П. Р. Алексеев. — Москва : Энергоатомиздат, 2021. — 256 с. — ISBN 978-5-283-04567-8.

2⠄Антонов, С. В. Анализ отказов электрооборудования при низких температурах / С. В. Антонов // Электротехника. — 2021. — № 4. — С. 45-51.

3⠄Антонов, С. В. Методика выбора силового оборудования для низкотемпературных применений / С. В. Антонов // Промышленная энергетика. — 2023. — № 2. — С. 33-39.

4⠄Антонов, С. В. Моделирование аварийных режимов преобразователей частоты при низких температурах / С. В. Антонов // Электричество. — 2024. — № 1. — С. 52-58.

5⠄Белов, Е. П. Возобновляемые источники энергии в условиях Крайнего Севера / Е. П. Белов // Альтернативная энергетика. — 2022. — № 3. — С. 28-35.

6⠄Белов, Е. П. Кабельные линии для низкотемпературных условий эксплуатации / Е. П. Белов // Кабели и провода. — 2023. — № 1. — С. 41-47.

7⠄Белов, Е. П. Материалы для токоведущих шин и соединительных проводников / Е. П. Белов // Электротехнические материалы. — 2023. — № 2. — С. 36-42.

8⠄Белов, Е. П. Системы защиты преобразователей частоты при низких температурах / Е. П. Белов // Электротехника. — 2024. — № 3. — С. 48-54.

9⠄Беляков, С. Н. Источники вторичного электропитания для низкотемпературных применений / С. Н. Беляков // Силовая электроника. — 2022. — № 5. — С. 22-28.

10⠄Беляков, С. Н. Требования безопасности к системам подогрева электрооборудования / С. Н. Беляков // Безопасность труда в промышленности. — 2023. — № 2. — С. 55-60.

11⠄Васильев, А. С. Защита электрооборудования от влаги и конденсата при низких температурах / А. С. Васильев // Электротехника. — 2021. — № 6. — С. 38-44.

12⠄Васильев, А. С. Тепловые аккумуляторы с фазовым переходом для термостабилизации электрооборудования / А. С. Васильев // Теплоэнергетика. — 2022. — № 4. — С. 62-68.

13⠄Васильев, А. С. Требования к размещению резервных источников питания / А. С. Васильев // Промышленная энергетика. — 2022. — № 5. — С. 44-49.

14⠄Гаврилов, И. М. Рекуперация тепла от силовых полупроводниковых модулей / И. М. Гаврилов // Энергосбережение. — 2021. — № 3. — С. 33-38.

15⠄Гаврилов, И. М. Электромагнитная совместимость преобразователей частоты при низких температурах / И. М. Гаврилов // Технологии электромагнитной совместимости. — 2022. — № 2. — С. 41-47.

16⠄Григорьев, А. А. Контактные соединения в низкотемпературных условиях / А. А. Григорьев // Электротехника. — 2020. — № 5. — С. 52-57.

17⠄Григорьев, А. А. Коммутационные аппараты для низкотемпературных условий / А. А. Григорьев // Электрооборудование. — 2022. — № 3. — С. 44-50.

18⠄Григорьев, А. А. Подогрев кабельных муфт с использованием саморегулирующихся нагревательных кабелей / А. А. Григорьев // Кабели и провода. — 2021. — № 4. — С. 38-43.

19⠄Громов, А. Л. Диагностика силовых модулей преобразователей частоты / А. Л. Громов // Силовая электроника. — 2024. — № 1. — С. 34-39.

20⠄Громов, А. Л. Концепция масштабирования схем электропитания для низкотемпературных применений / А. Л. Громов // Электротехника. — 2024. — № 2. — С. 56-61.

21⠄Громов, А. Л. Механические напряжения в силовых полупроводниковых модулях при низких температурах / А. Л. Громов // Полупроводниковая техника. — 2021. — № 4. — С. 45-51.

22⠄Громов, А. Л. Системы заземления для низкотемпературных условий / А. Л. Громов // Промышленная энергетика. — 2023. — № 6. — С. 50-55.

23⠄Громов, А. Л. Технико-экономический анализ систем резервирования для низкотемпературных применений / А. Л. Громов // Экономика промышленности. — 2023. — № 2. — С. 38-44.

24⠄Дмитриев, П. А. Алгоритмы управления распределением энергии в гибридных системах резервирования / П. А. Дмитриев // Автоматизация в промышленности. — 2023. — № 4. — С. 42-47.

25⠄Дмитриев, П. А. Пусковые характеристики источников электропитания при низких температурах / П. А. Дмитриев // Электротехника. — 2022. — № 3. — С. 48-54.

26⠄Дмитриев, П. А. Системы охлаждения силового оборудования для низкотемпературных условий / П. А. Дмитриев // Промышленная энергетика. — 2023. — № 1. — С. 35-41.

27⠄Ефимов, С. А. Анализ отказов электрооборудования при низких температурах / С. А. Ефимов // Надежность электрооборудования. — 2021. — № 2. — С. 44-50.

28⠄Ефимов, С. А. Надежность систем термостабилизации при низких температурах / С. А. Ефимов // Надежность и безопасность энергетики. — 2023. — № 1. — С. 52-57.

29⠄Ефимов, С. А. Техническое обслуживание систем резервирования в условиях низких температур / С. А. Ефимов // Энергетик. — 2023. — № 3. — С. 38-43.

30⠄Жевлаков, Э. Назначение наказания при наличии смягчающих обстоятельств // Уголовное право. — 2020. — № 3. — С. 38-41.

31⠄Зайцев, К. Л. Классификация методов термостабилизации электрооборудования / К. Л. Зайцев // Теплоэнергетика. — 2023. — № 2. — С. 45-51.

32⠄Захаров, П. Л. Магнитные материалы для низкотемпературных применений / П. Л. Захаров // Электротехнические материалы. — 2021. — № 3. — С. 33-39.

33⠄Захаров, П. Л. Моделирование тепловых режимов силовых модулей при низких температурах / П. Л. Захаров // Силовая электроника. — 2024. — № 2. — С. 28-34.

34⠄Захаров, П. Л. Расчет силовых дросселей для низкотемпературных условий / П. Л. Захаров // Электротехника. — 2023. — № 4. — С. 52-57.

35⠄Захаров, П. Л. Сравнительный анализ эффективности схем электропитания для низкотемпературных применений / П. Л. Захаров // Промышленная энергетика. — 2024. — № 1. — С. 44-50.

36⠄Захаров, П. Л. Трансформаторы для низкотемпературных условий эксплуатации / П. Л. Захаров // Электрооборудование. — 2022. — № 5. — С. 48-53.

37⠄Ковалев, Д. В. Архитектура системы удаленного мониторинга систем резервирования / Д. В. Ковалев // Автоматизация в промышленности. — 2022. — № 6. — С. 38-43.

38⠄Ковалев, Д. В. Жидкостные системы охлаждения силовых преобразователей при низких температурах / Д. В. Ковалев // Силовая электроника. — 2021. — № 3. — С. 42-48.

39⠄Ковалев, Д. В. Защитные устройства для низкотемпературных условий / Д. В. Ковалев // Электротехника. — 2023. — № 5. — С. 55-60.

40⠄Козлов, В. Г. Анализ отказов импульсных источников питания при низких температурах / В. Г. Козлов // Силовая электроника. — 2022. — № 2. — С. 36-41.

41⠄Козлов, В. Г. Выбор конденсаторов для низкотемпературных применений / В. Г. Козлов // Электротехнические материалы. — 2023. — № 1. — С. 44-50.

42⠄Козлов, В. Г. Термостабилизация подшипниковых узлов электродвигателей / В. Г. Козлов // Электротехника. — 2022. — № 4. — С. 48-53.

43⠄Колесников, А. М. Архитектура системы мониторинга для низкотемпературных применений / А. М. Колесников // Автоматизация в промышленности. — 2023. — № 3. — С. 45-50.

44⠄Крылов, О. М. Влияние низких температур на работу микроконтроллеров / О. М. Крылов // Микроэлектроника. — 2023. — № 2. — С. 38-44.

45⠄Крылов, О. М. Гальваническая развязка цепей управления при низких температурах / О. М. Крылов // Электротехника. — 2024. — № 4. — С. 52-57.

46⠄Крылов, О. М. Ферритовые материалы для высокочастотных трансформаторов / О. М. Крылов // Материалы электронной техники. — 2022. — № 3. — С. 41-47.

47⠄Кузнецов, М. И. Аккумуляторные батареи для низкотемпературных $$$$$$$$$$ / М. И. Кузнецов // $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$-$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ : $$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$. — $$$$$$ : $$$$$$$$$$$$$$$, $$$$. — $$$ $. — $$$$ $$$-$-$$$-$$$$$-$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$ $$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$ $$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$-$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$-$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$ $$$$$$ $ $$$$-$$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$ $$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$ // $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$, $. $. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$ // $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$, $. $. $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$, $. $. $$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ / $. $. $$$$$$ // $$$$$$$ $$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$ // $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$ $$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$ $$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$ $$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$ $$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$ $$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$ $$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$-$$$$$$$$$$$ $$$ $$$$$$ $$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ $ $$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$ $ $$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$ $$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.

$$⠄$$$$$$$$, $. $. $$$$$$$$$$$ $$$$$$$$ $$$ $$$$$$$$$$$$$$$$$$ $$$$$$$ / $. $. $$$$$$$$ // $$$$$$$$$$$$$$$$$$$. — $$$$. — № $. — $. $$-$$.